Los láseres tienen una capacidad única para conducir, manipular, controlar y sondear la materia con precisión utilizando una increíble variedad de métodos. Si bien a menudo operan detrás de escena, los láseres son la columna vertebral de la ciencia y tecnología revolucionarias, incluidos los avances de investigación que fueron elbase para el Premio Nobel de Física 2018.
Una nueva arquitectura láser llamada modulador universal de luz, una nueva herramienta intrigante para investigar y controlar la materia, se presentará durante el Congreso de láser de la Sociedad Óptica OSA, del 4 al 8 de noviembre, en Boston. Fue desarrollada por el investigador principalSergio Carbajo y el investigador asociado Wei Liu, ambos con el Laboratorio Acelerador Nacional SLAC y la Universidad de Stanford.
La luz coherente, como la de un láser, puede incorporar una estructura mucho más compleja y sofisticada, ya sea en la distribución electromagnética o de intensidad ". Algunos ejemplos son haces de vectores cilíndricos o distribuciones de intensidad tridimensionales que pueden parecerse, por ejemplo,ejemplo, un cono de waffle o un colador óptico ", dijo Carbajo.
Debido a estas características, el modulador de luz universal está preparado para abrir nuevas fronteras científicas y tecnológicas. El problema es que explotar la capacidad de ingeniería o programación de estructuras de luz complejas es difícil porque no hay muchas opciones confiables disponibles para generar esa estructura, Dijo Carbajo.
"Actualmente, esto se realiza principalmente por dispositivos externos, como los moduladores de luz espacial utilizados popularmente en los proyectores, pero todos tienen limitaciones de potencia media y potencia máxima", dijo Carbajo. "Estos dispositivos pueden quemarse fácilmente y no pueden llegar a aplicaciones que requierenniveles de potencia sustanciales "
El trabajo del grupo Carbajo sortea esta limitación de potencia sin dejar de mantener la capacidad de generar cualquier estructura de luz arbitraria. Incorporaron la capacidad de programar haces en la propia arquitectura láser. Esto une lo mejor de dos mundos: escala de potencia y estructura de luz.
"Nuestros pulsos de luz programables están hechos de haces compuestos", explicó Carbajo. "Imagine un haz láser hecho de muchos haces más pequeños en forma de panal, cada uno de los cuales se controla de forma independiente, aunque todos son coherentes entre síPueden "comunicarse" entre sí y "conocer" el estado de cada uno y su relación respectiva. Cuando todas las vigas están sincronizadas, pueden generar colectivamente cualquier estructura. La advertencia aquí es que esta estructura se hace discreta por el número de vigas"
Esta arquitectura programable es particularmente significativa dentro del régimen ultracorto femtosegundo y más corto porque puede inspirar nuevas formas de pensar sobre la luz con estructuras complejas capaces de impulsar esfuerzos científicos y tecnológicos. Las posibles aplicaciones nuevas incluyen telecomunicaciones de fibra óptica, mecanizado micro-nanoy fabricación aditiva, atrapamiento óptico y ciencias de protones ultrarrápidas. "Puede ser un cambio de juego en casi todas las aplicaciones de fotónica que requieren alta potencia", dijo Carbajo.
Los investigadores del SLAC National Accelerator Laboratory están interesados en utilizar estas fuentes de luz para adaptar y manipular los haces de electrones que se propagan a la velocidad de la luz. "Al hacerlo, podemos generar nuevos tipos de fuentes de electrones y rayos X para poder imprimir la"desde la luz hasta el electrón o los rayos X", dijo. "Estos pueden convertirse en instrumentos científicos avanzados porque los haces de electrones y los rayos X heredarían la estructura de los fotones ópticos".
A continuación, el grupo quiere explorar varios esfuerzos paralelos. "La primera ruta obvia es agregar más haces, lo cual es requerido por un subconjunto de aplicaciones potenciales", dijo Carbajo. "Muchos, sin embargo, no necesitan más quesolo unas pocas vigas. En nuestro caso, tenemos 7 + 1 - siete en un panal, más un controlador maestro. La segunda ramificación es actualizar nuestro sistema a potencias mucho más altas, lo que también permitirá una tercera ruta: una mejor conversión delas vigas fundamentales de femtosegundos en otras longitudes de onda utilizando etapas de conversión no lineales, lo que crearía luz estructurada ahora con composición multicolor o hiperespectral y auto-sincronicidad natural ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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