Hace unos 10 años, investigadores de la Universidad de Lund y la Universidad de Oporto introdujeron una herramienta para medir la duración del pulso de láseres ultrarrápidos. El mismo equipo ha logrado ahora un gran avance que permite medir pulsos láser individuales en un rango de parámetros más amplio en una configuración más compacta.
"Las mediciones estándar actuales para los láseres de femtosegundo, típicamente utilizados en la industria y la medicina, dan solo una estimación de la duración del pulso. Nuestro enfoque proporciona una medición más completa y puede contribuir a liberar todo el potencial de la tecnología láser ultrarrápida", afirma Daniel Díaz Rivas, estudiante de doctorado en Física Atómica en la Universidad de Lund.
El concepto de pulsos de femtosegundos es difícil de entender para la mayoría de nosotros. Sin embargo, se utilizan para una amplia gama de aplicaciones cotidianas, desde cirugía ocular hasta micro-mecanizado en la industria. Los pulsos láser extremadamente cortos pueden incluso investigar los procesos más rápidos de la naturaleza, como la transferencia de energía en la fotosíntesis y la dinámica electrónica.
Aunque se han utilizado cada vez más, la medición precisa de la forma y duración de los pulsos sigue siendo una tarea difícil. Los instrumentos electrónicos son demasiado lentos, por lo que los investigadores han recurrido a métodos ópticos.
Los métodos actuales son limitados.
Sin embargo, estos tipos de técnicas ópticas suelen requerir múltiples mediciones en una secuencia de escaneo. Esto los hace inadecuados para capturar pulsos individuales en tiempo real.
Han surgido versiones de disparo único-para caracterizar pulsos muy cortos comúnmente utilizados en ciencia fundamental-pero tienen problemas con pulsos más largos que se usan más comúnmente en aplicaciones industriales y médicas. Las limitaciones están relacionadas con la complejidad de estirar suficientemente los pulsos dentro de una configuración óptica compacta.
Surge una solución elegante
Investigadores de la Universidad de Lund han desarrollado una forma compacta y elegante de estirar pulsos láser ultrarrápidos utilizando un principio óptico simple. La investigación se publica en la revista.óptica.
Al enviar un rayo láser pulsado a través de una rejilla de difracción-un componente que separa espacialmente la luz en sus colores-y obtener imágenes de la rejilla con una combinación de lentes, pueden controlar con precisión la duración del pulso a través del rayo láser.
Este enfoque permite alargar los pulsos de femtosegundos más de diez veces dentro de una configuración óptica compacta.
Esto permite una caracterización completa en una sola toma, sin necesidad de elementos ópticos de precompensación-. El resultado de este trabajo es una técnica versátil que puede funcionar con duraciones de pulso que van desde unos pocos femtosegundos hasta cientos, abarcando así aplicaciones científicas, industriales y médicas. Abre la puerta a la monitorización en tiempo real-de pulsos individuales, algo que antes estaba fuera del alcance de muchas plataformas láser.
Mirando hacia adelante
Más allá de la caracterización de pulsos, este principio óptico se puede aplicar para dar forma a las propiedades espaciotemporales de los pulsos de luz y explorar diferentes formas de estudiar las interacciones entre la luz-y la materia.
"A medida que los láseres ultrarrápidos sigan impulsando la innovación en ciencia y tecnología, herramientas como ésta serán clave para ampliar los límites de la precisión y la comprensión", concluye Cord Arnold, profesor titular de Física Atómica en la Universidad de Lund.
