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Lunes, 8 julio 2013
Ingeniería

Paso decisivo hacia una revolución del láser

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Experimentos recientes demuestran que con láseres semiconductores baratos y robustos se pueden producir pulsos de luz de alta energía capaces de ser tan breves como para durar sólo 60 picosegundos (billonésimas de segundo) sin los inconvenientes de técnicas anteriores en cuanto a consumo de energía y tamaño del dispositivo. Además, hay análisis teóricos que predicen que esta técnica superará la nueva barrera de brevedad que se había establecido para estos láseres, y se conseguirá producir pulsos de menos de un picosegundo.

La investigación llevada a cabo por expertos de la Universidad Técnica de Múnich (TUM por sus siglas en alemán) y la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich, ambas en Alemania, ha permitido identificar las modificaciones del equipamiento usado que permitirán que éste alcance una mejora adicional de mil veces en el rendimiento, pudiendo producir pulsos de menos de 30 femtosegundos. Un femtosegundo es una millonésima de una milmillonésima de segundo. Para tener una idea clara de la brevedad extrema de estos pulsos, basta considerar que un femtosegundo es a un segundo lo que un segundo es a unos 32 millones de años.

El avance conseguido, y el que se espera lograr, beneficiarán a aplicaciones basadas en el láser en los campos de la captación de imágenes biomédicas, el procesamiento de materiales, y las comunicaciones. Los nuevos dispositivos podrán ser más pequeños, baratos, eficientes y duraderos.

La innovación del equipo de Christian Jirauschek de la Universidad Técnica de Múnich y Robert Huber de la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich se basa en un tipo relativamente nuevo de láser y una configuración innovadora que se le ha dado a éste. En lugar de emitir luz centrada en un "color" muy específico, este láser recorre rápida y repetidamente una amplia gama de longitudes de onda. En la nueva configuración, lo que se hace es reformar la onda continua de salida de este láser para que emita pulsos cortos e intensos.

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En la nueva configuración, se almacena toda la energía de cada barrido del láser directamente como un campo de luz, con los "colores" esparcidos como un arco iris infrarrojo, en una fibra óptica de un kilómetro de largo en el interior del resonador láser. Esto resulta más eficiente que almacenar la energía en la estructura semiconductora de la fuente láser. Los componentes, con diferentes longitudes de onda, viajan a velocidades diferentes, y entran en una segunda fibra óptica, fuera del láser, en momentos diferentes. Esta segunda fibra está colocada de modo que las diferentes velocidades compensan con exactitud los diferentes momentos de entrada: Todos los colores salen de la segunda fibra al mismo tiempo, formando un pulso de láser corto. Esta es la clave para preservar una alta energía de salida incluso al acortar la duración de los pulsos, y todo ello sin aumentar el consumo de energía ni tener que usar un dispositivo más grande.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Christoph M. Eigenwillig, Wolfgang Wieser, Sebastian Todor, Benjamin R. Biedermann y Thomas Klein.

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