Los físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han utilizado dispositivos electrónicos comunes para construir un láser que pulsa 100 veces más a menudo que los láseres ultrarrápidos convencionales. El avance podría extender los beneficios de la ciencia ultrarrápida a nuevas aplicaciones como la obtención de imágenes de biológicosmateriales en tiempo real.
La tecnología para fabricar láseres electroópticos ha existido durante cinco décadas, y la idea parece fascinantemente simple. Pero hasta ahora los investigadores no han podido cambiar electrónicamente la luz para hacer pulsos ultrarrápidos y eliminar el ruido electrónico o la interferencia.
Como se describe en la edición del 28 de septiembre de ciencia , los científicos del NIST desarrollaron un método de filtrado para reducir la interferencia inducida por el calor que de otro modo arruinaría la consistencia de la luz sintetizada electrónicamente.
"Domesticamos la luz con una lata de aluminio", dijo el líder del proyecto Scott Papp, refiriéndose a la "cavidad" en la que las señales electrónicas se estabilizan y filtran. A medida que las señales rebotan de un lado a otro dentro de una lata de refresco, se arreglaronlas ondas emergen en las frecuencias más fuertes y bloquean o filtran otras frecuencias.
Ultrarrápido se refiere a eventos que duran picosegundos billonésimas de segundo a femtosegundos cuatrillonésimas de segundo. Esto es más rápido que el régimen de nanoescala, introducido al léxico cultural hace algunos años con el campo de la nanotecnología los nanosegundos son billonésimas de unsegundo.
La fuente convencional de luz ultrarrápida es un peine de frecuencia óptica, una "regla" precisa para la luz. Los peines generalmente se hacen con láseres sofisticados "bloqueados por modo", que forman pulsos de muchos colores diferentes de ondas de luz que se superponen, creando enlacesentre frecuencias ópticas y de microondas. La interoperación de las señales ópticas y de microondas potencia los últimos avances en comunicaciones, cronometraje y sistemas de detección cuántica.
En contraste, el nuevo láser electroóptico del NIST impone vibraciones electrónicas de microondas en un láser de onda continua que funciona a frecuencias ópticas, tallando pulsos en la luz de manera efectiva.
"En cualquier láser ultrarrápido, cada pulso dura, digamos, 20 femtosegundos", dijo el autor principal David Carlson. "En los láseres de modo bloqueado, los pulsos salen cada 10 nanosegundos. En nuestro láser electro-óptico, los pulsos vienencada 100 picosegundos. Así que esa es la aceleración aquí: pulsos ultrarrápidos que llegan 100 veces más rápido o más "
"Las imágenes químicas y biológicas son un buen ejemplo de las aplicaciones para este tipo de láser", dijo Papp. "El sondeo de muestras biológicas con pulsos ultrarrápidos proporciona información de imagen y composición química. Usando nuestra tecnología, este tipo de imágenes podría ocurrir dramáticamentemás rápido. Por lo tanto, las imágenes hiperespectrales que actualmente tardan un minuto podrían ocurrir en tiempo real "
Para hacer el láser electroóptico, los investigadores del NIST comienzan con un láser infrarrojo de onda continua y crean pulsos con un oscilador estabilizado por la cavidad, que proporciona el equivalente de una memoria para garantizar que todos los pulsos sean idénticos. El láser produce ópticospulsos a una velocidad de microondas, y cada pulso se dirige a través de una estructura de guía de onda de microchip para generar muchos más colores en el peine de frecuencia.
El láser electroóptico ofrece una velocidad sin precedentes combinada con precisión y estabilidad que son comparables a la de un láser de modo bloqueado, dijo Papp. El láser se construyó utilizando componentes comerciales de telecomunicaciones y microondas, lo que hace que el sistema sea muy confiable. La combinación dela confiabilidad y precisión hacen que los peines electroópticos sean atractivos para mediciones a largo plazo de redes de reloj óptico o sistemas de comunicaciones o sensores en los que los datos deben adquirirse más rápido de lo que es posible actualmente.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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