La naturaleza tiene una forma de encontrar soluciones óptimas para problemas complejos. Por ejemplo, a pesar de los miles de millones de formas en que una sola proteína se pliega, las proteínas siempre se pliegan de una manera que minimiza la energía potencial. El moho limo, un organismo sin cerebro, siempre encuentra elruta más eficiente a una fuente de alimento, incluso cuando se presenta un obstáculo. Una cuerda de saltar, cuando se sostiene en ambos extremos, siempre termina en la misma forma, una curva conocida como catenaria.
Este tipo de optimización se explica por lo que se conoce como principio variacional: cualquier otra deformación, o variación, de la forma encontrada por la proteína, el molde o la cuerda de saltar requeriría más energía.
Ahora, investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS John A. Paulson de Harvard, han descubierto que algunos láseres usan el mismo principio. La investigación se describe en Cartas de revisión física .
Los peines de frecuencia son herramientas de alta precisión ampliamente utilizadas para medir y detectar diferentes frecuencias, también conocidas como colores, de luz. A diferencia de los láseres convencionales, que emiten una sola frecuencia, estos láseres emiten múltiples frecuencias en el mismo paso, espaciados uniformemente para parecerselos dientes de un peine
Cuando un láser produce un peine de frecuencia, emite ondas de luz que se repiten periódicamente en el tiempo. Dependiendo de los parámetros del peine, estas ondas pueden tener una intensidad constante mientras varían en color, o parecer pulsos cortos de luz queconstruir y caer en intensidad.
Los investigadores saben cómo los peines producen pulsos, pero cómo los llamados láseres modulados en frecuencia pueden mantener una intensidad constante frente a las frecuencias cambiantes ha sido un enigma duradero.
El equipo de investigadores, dirigido por Federico Capasso, el Profesor Robert L. Wallace de Física Aplicada y Vinton Hayes Senior Research Fellow en Ingeniería Eléctrica, pudieron reconstruir en una escala de tiempo de una billonésima de segundo la forma de onda emitida por la luzFuentes conocidas como láseres cuánticos en cascada, ampliamente utilizados en espectroscopía y detección, descubrieron que los láseres eligen emitir ondas de luz de una manera que no solo suprime las fluctuaciones de intensidad, lo que lleva a una intensidad constante en el tiempo, sino que también maximiza la potencia.salida.
"Descubrimos que un láser de frecuencia modulada puede ajustar los parámetros por sí mismo, de forma similar a las perillas de DJ que giran en un sintetizador de música, para minimizar las fluctuaciones de la onda de intensidad emitida", dijo Marco Piccardo, investigador postdoctoral en SEAS y primer autordel documento: "Girar todas estas perillas de la manera correcta no es una tarea fácil. Al producir una forma de onda de intensidad casi plana, el láser de frecuencia modulada ha resuelto un problema complejo de optimización, funcionando como una computadora analógica".
"Este descubrimiento desentraña la física de una prometedora tecnología de peine de frecuencia", dijo Capasso. "Beneficiándose de una modulación de intensidad mínima en la salida del láser, estos dispositivos podrían rivalizar con los láseres bloqueados en modo de pulso ultracorto convencionales en aplicaciones de espectroscopía".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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