Cuando eras niño, podrías haber usado una lupa para enfocar la luz del sol en un lugar en la acera. La lente de la lupa te permitió concentrar la energía del sol al converger los rayos de luz en un punto.
Digamos que en lugar de enfocar la luz del sol en el suelo, quería enfocar la luz en un trozo de papel. Luego imagine que ese trozo de papel se está moviendo. Si desea mantener el foco en el papel, puede mover la lentela lupa o puede hacer que el foco la concentración de luz se mueva. Permitir que el foco se mueva crea un concepto conocido como foco volador.
Por primera vez, los investigadores del Laboratorio de Energética Láser LLE de la Universidad de Rochester han encontrado una manera de utilizar el enfoque de vuelo para controlar mejor la intensidad de los láseres a distancias más largas. Su técnica incluye capturar algunas de las películas más rápidas de la historiagrabado y tiene el potencial de ayudar a los investigadores a diseñar la próxima generación de láseres de alta potencia o producir fuentes de luz con longitudes de onda novedosas. La próxima generación de láseres de alta potencia podría ser lo suficientemente potente como para generar partículas desde el vacío, mientras que las fuentes de luz podrían producirnuevos haces de terahercios para estudiar materiales y moléculas complejas.
Los investigadores publicaron sus hallazgos en un artículo en Fotónica de la naturaleza .
"La gente puede haber producido involuntariamente el enfoque de vuelo en el pasado, pero esta es la primera vez que se reconoce que el enfoque de vuelo es una forma útil de manipular la velocidad focal", dice Dustin Froula, un científico senior en el LLE y asistenteprofesor de física en Rochester.
El marco superior muestra lo que sucede cuando, por ejemplo, usa una lupa para dirigir todos los colores de la luz del sol, organizados desde el azul longitudes de onda más cortas al rojo longitud de onda más larga, a un solo punto focal la línea verde vertical. Todos los colores se enfocarían allí y se detendrían. El marco inferior muestra lo que sucede cuando los investigadores usan una lente de enfoque volador para dirigir todos los colores desde un rayo láser, del azul al rojo, permitiendo que cada colorpara llegar a un punto focal diferente. El azul se enfocaría primero y luego este enfoque se movería hacia atrás al rojo. El enfoque no se detiene, sino que se mueve.
"Esto resulta ser súper poderoso", dice Froula. "El enfoque de vuelo nos permite tener esa alta intensidad en cientos de veces la distancia que podíamos antes. En este momento estamos tratando de hacer que la próxima generación de altaláser potenciados y enfoque volador podrían ser esa tecnología habilitadora "
La técnica desarrollada por los investigadores de LLE les permite realizar mediciones al capturar películas del punto focal en movimiento a una velocidad de una billonésima parte de un cuadro por segundo, una de las películas más rápidas jamás grabadas.
Froula y sus colegas lograron esto usando un láser de pulso corto y una lente difractiva, hecha por Terry Kessler, un líder del grupo de ciencias ópticas y de imágenes en el LLE.
"Solo hay unas pocas de estas lentes en el mundo y tres de ellas fueron construidas en el LLE por Terry y su equipo hace más de 10 años como parte del proyecto OMEGA EP", dice Froula. "Nuestro grupo de física de plasmase propuso diseñar un experimento que midiera la propagación de un punto focal a cualquier velocidad, incluso 50 veces la velocidad de la luz. Esto requería un diagnóstico que pudiera hacer una película con fotogramas en una billonésima de segundo ".
Froula dice que el apoyo cooperativo del Equipo de Ciencia Láser de LLE ayudó a lograr esta hazaña: "Los grupos de colaboración interdisciplinarios en LLE permitieron que este concepto novedoso se convirtiera en realidad y están liderando avances en muchas aplicaciones de plasma láser".
Esta investigación fue apoyada por la Oficina de Ciencias de Fusión de Energía del Departamento de Energía de EE. UU.
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Materiales proporcionados por Universidad de Rochester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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