Una innovación revolucionaria en la medición de láseres puede medir cambios en una millonésima parte del tamaño de un átomo y podría revolucionar su uso en tecnologías cuánticas y atención médica gracias a los nuevos, tecnología de menor costo.

Un equipo de la Universidad de St Andrews y la empresa británica M Squared Lasers ha utilizado el principio de dispersión aleatoria de la luz para crear una nueva clase de medidor de ondas láser que atraviesa un techo de cristal en la forma en que se mide la longitud de onda.

Los medidores de onda se utilizan en muchas áreas de la ciencia para identificar la longitud de onda (es decir, el color) de la luz. Todos los átomos y moléculas absorben luz en longitudes de onda muy precisas, por lo tanto, la capacidad para identificarlos y manipularlos en alta resolución es importante en diversos campos que van desde la identificación de muestras biológicas y químicas hasta el enfriamiento de átomos individuales y temperaturas más frías que las profundidades del espacio exterior.

Ondas, ya sean ondas de agua u ondas de luz, interactuar a través de la interferencia:a veces dos ondas alcanzan un pico al mismo tiempo y en el mismo lugar y el resultado es una onda más alta, pero también es posible que el pico de una ola se encuentre con el valle de otra, resultando en una ola más pequeña. La combinación de estos efectos produce un patrón de interferencia.

Los medidores de onda convencionales analizan los cambios en el patrón de interferencia producidos por conjuntos delicados de componentes ópticos de alta precisión. Los instrumentos más baratos cuestan cientos o miles de libras, y la mayoría en el uso diario de la investigación cuesta decenas de miles.

A diferencia de, el equipo realizó un dispositivo robusto y de bajo costo que supera la resolución de todos los medidores de onda disponibles comercialmente. Hicieron esto al hacer brillar una luz láser dentro de una esfera de 5 cm de diámetro que había sido pintada de blanco, y grabar imágenes de la luz que se escapa por un pequeño orificio. El patrón formado por la luz es increíblemente sensible a la longitud de onda del láser.

El Dr. Graham Bruce de la Escuela de Física y Astronomía explica:

"Si toma un puntero láser, y brille a través de Sellotape o sobre una superficie rugosa como una pared pintada, en una inspección más cercana de la superficie iluminada, verá que la mancha en sí se ve granulada o moteada, con manchas brillantes y oscuras. Este llamado "patrón de moteado" es el resultado de la interferencia entre las diversas partes del haz que se reflejan de manera diferente por la superficie rugosa.

“Este patrón de moteado puede parecer de poca utilidad, pero de hecho el patrón es rico en información sobre el láser de iluminación.

"El patrón producido por el láser a través de cualquier medio de dispersión es de hecho muy sensible a un cambio en los parámetros del láser y esto es lo que hemos utilizado".

El gran avance que ha sido publicado en la prestigiosa revista Comunicaciones de la naturaleza , abre una nueva ruta para la medición de ultra alta precisión de la longitud de onda del láser, obteniendo una precisión cercana a una parte en tres mil millones, que es alrededor de 10 a 100 veces mejor que los dispositivos comerciales actuales.

Esta precisión permitió al equipo medir pequeños cambios en la longitud de onda por debajo de 1 femtómetro:equivalente a solo una millonésima parte del diámetro de un solo átomo.

También demostraron que esta medición sensible podría usarse para estabilizar activamente la longitud de onda del láser.

En el futuro, el equipo espera demostrar el uso de tales enfoques para aplicaciones de tecnología cuántica en el espacio y en la Tierra, así como para medir la dispersión de la luz para estudios biomédicos en un nuevo, forma económica.

El profesor Kishan Dholakia de la Escuela de Física y Astronomía dijo:

"Este es un esfuerzo de equipo emocionante para lo que creemos es un gran avance en el campo. Es un testimonio de la sólida cooperación entre la industria y la universidad del Reino Unido y los vínculos con futuras oportunidades comerciales con tecnologías cuánticas y en el sector de la salud".