Una herramienta revolucionaria permite mediciones precisas con láser de femtosegundo

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El laboratorio está preparado para una nueva herramienta que puede medir láseres de femtosegundos. (Imagen:Universidad de Lund)

Los pulsos láser ultracortos, que son más cortos que una millonésima de millonésima de segundo, han transformado la ciencia, la ingeniería y la medicina fundamentales. A pesar de esto, su duración ultracorta los ha hecho esquivos y difíciles de medir. Hace unos diez 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 ofrece una medición más completa y puede contribuir a liberar todo el potencial de la tecnología láser ultrarrápida", afirmó Daniel Díaz Rivas, estudiante de doctorado en Física Atómica en la Universidad de Lund.

El concepto de pulsos de femtosegundos es difícil de comprender para la mayoría de nosotros. Sin embargo, se utilizan para una amplia gama de aplicaciones cotidianas, desde cirugía ocular hasta micromecanizado 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 un solo disparo para caracterizar pulsos muy cortos comúnmente utilizados en la 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.

Investigadores de la Universidad de Lund han desarrollado una forma compacta y elegante de estirar pulsos láser ultrarrápidos utilizando un principio óptico simple. 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 un solo disparo, 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 al monitoreo en tiempo real de pulsos individuales, algo que antes estaba fuera del alcance de muchas plataformas láser.

Mirando hacia el futuro

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 luz-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.

Este artículo fue escrito por la Universidad de Lund. Para obtener más información, comuníquese con Daniel Díaz Rivas, Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo..

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