Fa uns 10 anys, investigadors de la Universitat de Lund i la Universitat de Porto van introduir una eina per mesurar la durada del pols dels làsers ultraràpids. El mateix equip ha aconseguit ara un avenç que permet mesurar polsos làser individuals en un rang de paràmetres més ampli en una configuració més compacta.
"Les mesures estàndard actuals dels làsers de femtosegons, que s'utilitzen habitualment a la indústria i la medicina, donen només una estimació de la durada del pols. El nostre enfocament ofereix una mesura més completa i pot contribuir a alliberar tot el potencial de la tecnologia làser ultraràpida", diu Daniel Díaz Rivas, estudiant de doctorat en Física Atòmica a la Universitat de Lund.
El concepte de polsos de femtosegon és difícil d'entendre per a la majoria de nosaltres. Tot i així, s'utilitzen per a una àmplia gamma d'aplicacions quotidianes, des de la cirurgia ocular fins al micro-mecanitzat a la indústria. Els polsos làser extremadament curts poden fins i tot investigar els processos més ràpids de la natura, com ara la transferència d'energia en la fotosíntesi i la dinàmica d'electrons.
Tot i que s'han utilitzat cada cop més àmpliament, la mesura precisa de la forma i la durada dels polsos segueix sent una tasca difícil. Els instruments electrònics són massa lents, per això els investigadors han recorregut als mètodes òptics.
Els mètodes actuals són limitats
Tanmateix, aquest tipus de tècniques òptiques solen requerir múltiples mesures en una seqüència d'escaneig. Això fa que no siguin aptes per capturar polsos individuals en temps real.
Han sorgit versions d'un sol-tret per caracteritzar polsos molt curts que s'utilitzen habitualment a la ciència fonamental-però lluiten amb polsos més llargs que s'utilitzen més habitualment en aplicacions industrials i mèdiques. Les limitacions estan relacionades amb la complexitat d'estirar prou els polsos dins d'una configuració òptica compacta.
Neix una solució elegant
Els investigadors de la Universitat de Lund han desenvolupat ara una manera compacta i elegant d'estirar polsos làser ultra ràpids mitjançant un principi òptic senzill. La investigació es publica a la revistaÒptica.
En enviar un feix làser polsat a través d'una xarxa de difracció-un component que separa espacialment la llum en els seus colors-i la imatge de la xarxa amb una combinació de lents, poden controlar amb precisió la durada del pols a través del feix làser.
Aquest enfocament permet allargar els polsos de femtosegons més de deu vegades dins d'una configuració òptica compacta.
Això permet una caracterització completa en un sol tret, sense necessitat d'{0}}elements òptics de precompensació. El resultat d'aquest treball és una tècnica versàtil que pot funcionar amb durades de pols que van des d'uns pocs femtoseguons fins a centenars, abastant així aplicacions científiques, industrials i mèdiques. Obre la porta a la monitorització en-en temps real de polsos individuals, una cosa que abans era fora de l'abast de moltes plataformes làser.
Mirant endavant
Més enllà de la caracterització dels polsos, aquest principi òptic es pot aplicar per donar forma a les propietats espaciotemporals dels polsos de llum i explorar diferents maneres d'estudiar les interaccions de la matèria-de llum.
"A mesura que els làsers ultraràpides continuen impulsant la innovació en ciència i tecnologia, eines com aquesta seran clau per ampliar els límits de la precisió i la comprensió", conclou Cord Arnold, professor titular de Física Atòmica a la Universitat de Lund.
