Poderoso láser infrarrojo que alcanza medio teravatio

Se ha conseguido fabricar un dispositivo que emite destellos ultracortos de luz infrarroja con una energía altísima. Es muy difícil combinar estas tres propiedades (larga longitud de onda infrarroja, corta duración y alta energía). Pero esta combinación es exactamente la que se necesita para poner en práctica diversas aplicaciones de tecnología láser de vanguardia.

El equipo de Valentina Shumakova, del Instituto Fotónico de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria, ha logrado un gran avance con esta clase de láser tan inusual: mediante el envío de pulsos muy energéticos en la banda infrarroja a través de un medio sólido, tales pulsos se pueden comprimir en el tiempo y en el espacio. La energía sigue siendo más o menos la misma, pero en lo que se refiere al tiempo puede ser depositada en un período más corto, lo que resulta en un pico energético increíble, de hasta medio teravatio. Esta energía corresponde a la producción de cientos de reactores nucleares. Pero a diferencia de las centrales eléctricas, que producen la energía de forma constante, el pulso de laser comprimido dura solo 30 femtosegundos (milbillonésimas de segundo).

A diferencia de la luz de un sencillo puntero láser, un láser de proyección ultrabreve como el de Shumakova no posee un color específico. Es una mezcla de diferentes longitudes de onda, en este caso centradas alrededor de los 3,9 micrómetros, en la banda infrarroja, invisible para el ojo humano.

En el vacío, la luz siempre viaja a la misma velocidad, sin importar su longitud de onda. Pero esto no es así para la luz que atraviesa un material sólido. Este último hace que algunos componentes del pulso láser se muevan más rápido que otros. Si este efecto es utilizado de forma inteligente, el pulso láser queda comprimido, se hace más corto solo por viajar a través del material.

De izquierda a derecha, Andrius Baltuska, Audrius Pugzlys y Valentina Shumakova. (Foto: Technische Universität Wien)

Esta técnica, sin embargo, no siempre es aplicable. Si se envía a través de un material un rayo láser de intensidades muy altas, los rayos tienden a dispersarse caóticamente en forma de muchos filamentos separados.

El grupo de Shumakova, en colaboración con investigadores de la Universidad Estatal de Moscú en Rusia, ha identificado ahora condiciones que llevan a la autocompresión y a un pico de energía extremadamente alto sin causar que el rayo se disperse en filamentos. Con este conocimiento, ahora es factible encontrar un régimen de parámetros en el cual el pulso se comprima pero sin llegar a la filamentación. Con la nueva técnica, la energía del pulso láser puede llegar a ser 10.000 veces más alta que el umbral típico de filamentación, y sin sufrir esta.

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