Ingenieros de la Universidad Purdue han demostrado cómo controlar con precisión las propiedades espectrales de pulsos de luz ultrarrápidos, un paso hacia la creación de sensores avanzados, dispositivos de comunicación más potentes, así como tecnologías e instrumentos de laboratorio más precisos.
Los pulsos láser podrían ser comparados a la luz estroboscópica empleada en la fotografía de gran velocidad para congelar los objetos en rápido movimiento como por ejemplo insectos en pleno vuelo. Sin embargo, estos pulsos de láser son millones de veces más rápidos, con duraciones de un picosegundo o incluso un femtosegundo.
Las propiedades de los pulsos, cuando son representadas sobre un gráfico, asumen formas específicas que caracterizan la cambiante intensidad de la luz desde el principio hasta el fin de cada pulso. Controlar con precisión esta intensidad, lo que se denomina la "conformación" o "moldeado" del pulso, permitirá a los investigadores poner a punto pulsos láser para satisfacer aplicaciones específicas.
Investigadores de otras instituciones han desarrollado láseres ultrarrápidos productores de trenes de pulsos que son descompuestos en centenares de miles de segmentos, donde cada segmento representa una porción diferente del espectro de la luz que constituye un pulso. Los segmentos se denominan "líneas de peine" porque cuando son representados sobre un gráfico se parecen a los dientes de un peine. El tren de pulsos completo se denomina "peine de frecuencias de femtosegundos". El premio Nobel de Física del 2005 se otorgó a los investigadores que controlaron con precisión las frecuencias de estas líneas de peine y demostraron aplicaciones relacionadas con relojes ópticos avanzados que podrían mejorar las comunicaciones, reforzar los sistemas de navegación y permitir nuevos experimentos para probar teorías de la física, entre otros posibles usos.
En la nueva investigación, los ingenieros de Purdue conformaron con precisión 100 líneas de peine en un solo pulso.
La técnica de conformación de pulsos no es nueva. Sin embargo, el equipo de Purdue es el primero en lograr la conformación de pulsos de luz a partir de un peine de frecuencias del orden del femtosegundo y demostrar la técnica en una escala tan fina, controlando las propiedades de 100 líneas espectrales de peine dentro de cada pulso.
Controlando con precisión la "estructura fina" de frecuencias de los pulsos láser, los investigadores esperan poder crear sensores ópticos avanzados que detecten y midan cantidades ínfimas de materiales peligrosos o contaminantes, dispositivos para una espectroscopia extremadamente sensible destinada a laboratorios de investigación, y sistemas de comunicación basados en la óptica que transmitan mayores volúmenes de información con mejor calidad e incrementando el ancho de banda. Sin embargo, alcanzar plenamente estas metas requerirá controlar de 100.000 a un millón de líneas de peine en cada pulso.
El avance conseguido por los ingenieros de Purdue permitirá a los investigadores controlar la amplitud y la "fase" de las líneas individuales de peine, o los puntos máximos y mínimos de cada línea espectral, representando ello la apertura de un camino hacia la aplicación de la técnica en tecnologías de vanguardia.
