Es un tipo de láser muy inusual: los investigadores del instituto de fotónica de TU Wien Viena han construido un dispositivo que emite destellos ultracortos de luz infrarroja con una energía extremadamente alta ". Es muy difícil combinar estas tres propiedades:longitud de onda infrarroja larga, corta duración y alta energía ", dice Valentina Shumakova." Pero esta combinación es exactamente lo que necesitamos para muchas aplicaciones interesantes de campo fuerte ".
Ahora el equipo ha logrado un gran avance: al enviar pulsos muy enérgicos en el régimen infrarrojo a través de un medio sólido, los pulsos se pueden comprimir en el tiempo y el espacio. La energía se mantiene más o menos igual, pero ahora se puede depositar en unperíodo de tiempo aún más corto, lo que resulta en una increíble potencia máxima de hasta medio teravatio. Esta potencia corresponde a la salida de cientos de reactores nucleares. Pero a diferencia de las centrales eléctricas, que producen la energía de manera constante, el pulso láser comprimido solo dura 30 femtosegundosmillonésimas de una billonésima de segundo. Los nuevos resultados ya se han publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Jugando con colores invisibles
"Bajo ciertas condiciones, los pulsos láser pueden autocomprimirse y acortarse. Este es un fenómeno bien conocido en la ciencia del láser", dice Audrius Pugzlys. "Pero hasta ahora, la gente solía creer que la autocompresión en medios sólidos enintensidades extremadamente altas es imposible "
A diferencia de la luz de un puntero láser simple, un pulso láser ultracorto no solo tiene un color específico. Es una mezcla de un espectro de diferentes longitudes de onda, en este caso centrado alrededor de 3,9 micrómetros, en la región infrarroja larga, invisibleal ojo humano.
En el vacío, la luz siempre viaja a la misma velocidad, independientemente de su longitud de onda. Pero este no es el caso de la luz que atraviesa un material sólido ". El material hace que algunos componentes del pulso láser se muevan más rápido que otros. Si este efectose usa de manera inteligente, el pulso láser se comprime, se acorta con solo viajar a través del material ", dice Skirmantas Alisauskas.
Esta técnica, sin embargo, no siempre es aplicable. "Si un haz láser pulsado de muy alta intensidad se envía a través de un material, los haces tienden a colapsarse caóticamente en muchos filamentos separados", dice Audrius Pugzlys. "Es como un rayode rayos que se rompen espontáneamente en varias ramas ". Cada una de las ramas solo transporta una pequeña parte de la energía del rayo original, el rayo láser resultante ya no se puede usar para experimentos avanzados de láser de campo fuerte".
Rompiendo el umbral de filamentación en cuatro órdenes de magnitud
El grupo de investigación vienés, en colaboración con investigadores de la universidad estatal de Moscú, ha identificado condiciones que conducen a la autocompresión y un pico de potencia extremadamente alto sin hacer que el haz se colapse en filamentos ". Resulta que estamos tratandocon dos escalas de longitud diferentes ", dice Valentina Shumakova." La escala de longitud de la filamentación no deseada es más larga que la longitud en la que se produce la autocompresión. Por lo tanto, es posible encontrar un régimen de parámetros en el que el pulso se comprime pero la filamentación sí lo hace.aún no se ha establecido ". El poder del pulso láser es 10,000 veces mayor que el umbral de filamentación, y aún así no se colapsa.
El equipo usó un cristal de granate de aluminio de itrio YAG con un ancho de solo unos pocos milímetros, y los resultados son notables: al enviar el pulso láser a través del cristal, su duración disminuye de 94 femtosegundos a solo 30 femtosegundos.Su energía se mantiene casi igual, y la potencia energía por tiempo aumenta en un factor tres, a casi la mitad de un teravatio ". Como el pulso es muy corto, su potencia extremadamente alta abre la puerta a muchos experimentos emocionantes y tal vez incluso anuevas tecnologías en la ciencia del láser ", dice Audrius Pugzlys.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena, TU Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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