Generar filamentos por láser que recuerdan al sable de luz de La Guerra de las Galaxias

Unos científicos de Rusia y Austria han desarrollado un sistema que les permite usar el aire como una lente temporal con la que generar mediante láser filamentos resplandecientes que recuerdan al sable de luz de la célebre saga de ciencia-ficción de “La Guerra de las Galaxias”.

Cuando se envía por el aire un pulso láser extremadamente intenso, este puede autoenfocarse bajo las condiciones adecuadas, creando un filamento estrecho de luz. Lanzando tales filamentos hacia el cielo y analizando la luz que regresa dispersa, sería posible hacer un seguimiento de sustancias contaminantes presentes en la atmósfera. Para conseguir esto, se necesitan láseres con longitudes de onda en el infrarrojo medio. Sin embargo, alcanzar la energía crítica para producir tal filamento con rayos láser en el infrarrojo medio es muy difícil. Hasta ahora, a esas longitudes de onda, los filamentos láser solo habían sido producidos en tubos de gas a alta presión.

La situación ha cambiado por completo, ya que el equipo austro-ruso de Audrius Pugzlys, investigador del Instituto de Fotónica de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria (TU Wien), ha tenido éxito en la construcción de una nueva clase de láser de infrarrojo medio, el cual es tan intenso que produce los filamentos resplandecientes de láser en el aire a presión atmosférica normal.

El sistema se ayuda de una lente que crea en el propio aire. Un intenso pulso láser puede crear tal lente en el aire por sí mismo.

Esta lente iniciada por el pulso láser actúa sobre el rayo láser original, enfocándolo y creando plasma, que a su vez tiende a desenfocar el rayo. La interacción entre los efectos del enfoque y el desenfoque crea un filamento estrecho que puede tener docenas de centímetros e incluso varios metros de largo. Dando forma a los pulsos en términos de espacio y de tiempo, es posible controlar la posición en el cielo donde se crea el filamento.

Una vez que se crea un filamento láser brillante, este genera una luz de infrarrojo medio de banda ancha, que puede darnos detalles sobre la composición química del aire. Muchas moléculas absorben luz en el rango espectral del infrarrojo medio de una forma muy característica, de modo que pueden ser identificadas a partir de ello.

Se necesitan potentes rayos láser en el rango del infrarrojo medio para encender los filamentos y para hacer posible la detección atmosférica. Pero durante mucho tiempo, tales láseres en el infrarrojo medio para generar pulsos muy cortos y de alta energía no habían estado disponibles. El equipo austro-ruso ha conseguido finalmente aumentar la energía del pulso hasta un nivel que permite producir los filamentos a presión normal en el aire. El experimento se llevó a cabo utilizando un sistema láser que fue instalado en el Centro Cuántico Ruso en Moscú, utilizando tecnología de amplificación desarrollada en Viena.

Información adicional