Herramienta revolucionaria permite mediciones precisas de láseres femtosegundo

Photonics & Imaging Technology INSIDER

La configuración de laboratorio para una nueva herramienta que puede medir láseres femtosegundo. (Imagen: Universidad de Lund)

Los pulsos láser ultrarrápidos — que son más cortos que una millonésima de una millonésima de segundo — han transformado la ciencia fundamental, la ingeniería y la medicina. A pesar de esto, su duración ultrarrápida los ha hecho elusivos y difíciles de medir. Hace unos diez años, investigadores de la Universidad de Lund y Universidad de Porto introdujeron una herramienta para medir la duración de pulsos de láseres ultrarrápidos. El mismo equipo ha logrado ahora un avance que permite la medición de pulsos láser individuales a través de un rango de parámetros más amplio en una configuración más compacta.

"Las mediciones estándar actuales para láseres femtosegundo, típicamente usadas en industria y medicina, dan solo una estimación de la duración del pulso. Nuestro enfoque da una medición más completa y puede contribuir a liberar todo el potencial de la tecnología láser ultrarrápida", dijo Daniel Díaz Rivas, estudiante doctoral en Física Atómica en la Universidad de Lund.

El concepto de pulsos femtosegundo es difícil de comprender para la mayoría de nosotros. Sin embargo, se usan 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 en la naturaleza, como la transferencia de energía en la fotosíntesis y la dinámica de electrones.

Incluso cuando se han usado cada vez más ampliamente, 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, este tipo de técnicas ópticas típicamente requieren múltiples mediciones en una secuencia de escaneo. Esto los hace inadecuados para capturar pulsos individuales en tiempo real.

Versiones de disparo único han surgido para caracterizar pulsos muy cortos comúnmente usados en ciencia fundamental — pero luchan con pulsos más largos más comúnmente usados 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 ahora una forma compacta y elegante de estirar pulsos láser ultrarrápidos usando un principio óptico simple. Al enviar un haz láser pulsado a través de una red de difracción — un componente que separa espacialmente la luz en sus colores — e imaginar la red con una combinación de lentes, pueden controlar con precisión la duración del pulso a lo largo del haz láser.

Este enfoque permite que los pulsos femtosegundo se alarguen más de diez veces dentro de una configuración óptica compacta.

Esto permite caracterización completa en un solo disparo, sin necesidad de elementos ópticos de pre-compensación. El resultado de este trabajo es una técnica versátil que puede funcionar para duraciones de pulso que van desde unos pocos femtosegundos a cientos, cubriendo así aplicaciones científicas, industriales y médicas. Abre la puerta al monitoreo en tiempo real de pulsos individuales, algo previamente fuera de alcance para muchas plataformas láser.

Mirando hacia el futuro

Más allá de la caracterización de pulsos, este principio óptico puede aplicarse para dar forma a las propiedades espaciotemporales de pulsos de luz y explorar diferentes formas de estudiar interacciones luz-materia.

"A medida que los láseres ultrarrápidos continúan impulsando la innovación en ciencia y tecnología, herramientas como esta serán clave para empujar los límites de la precisión y la comprensión", concluye Cord Arnold, Profesor Senior en Física Atómica en la Universidad de Lund.

Este artículo fue escrito por la Universidad de Lund. Para más información, contacte a Daniel Diaz Rivas, Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita JavaScript habilitado para verla..

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