Los láseres que emiten pulsos de luz ultracortos son componentes críticos de las tecnologías, incluidas las comunicaciones y el procesamiento industrial, y han sido fundamentales para la investigación fundamental en física ganadora del Premio Nobel. Aunque se inventó por primera vez en la década de 1960, el mecanismo exacto por el cual los láseres producen destellos de luz tan brillantes sigue siendo difícil de alcanzar. Anteriormente, no era posible mirar dentro de un láser, ya que primero se enciende para ver cómo se acumulan los pulsos del láser a partir del ruido. Sin embargo, investigación publicada recientemente en línea en Fotónica de la naturaleza ha demostrado por primera vez cómo los pulsos de láser surgen de la nada a partir del ruido y luego muestran una compleja dinámica de colapso y oscilación antes de finalmente establecerse en un funcionamiento regular estable.

"La razón por la cual la comprensión de estos láseres ha sido tan difícil es porque los pulsos que producen son típicamente de una duración de picosegundos o más cortos. Siguiendo la compleja dinámica de acumulación de pulsos tan cortos por cientos, a veces miles de ráfagas antes de que el láser se estabilice realmente ha estado más allá de la capacidad de las técnicas de medición óptica, "dice el profesor Goëry Genty, quien supervisó la investigación en el Laboratorio de Fotónica de la Universidad Tecnológica de Tampere (TUT).

Esta investigación se realizó en colaboración entre el Instituto FEMTO-ST en Francia (CNRS y la Universidad de Bourgogne-Franche-Comté) y el Laboratorio de Fotónica de TUT. El avance científico particular que condujo a los nuevos hallazgos es la medición en tiempo real de la intensidad temporal del láser con una resolución de subpicosegundos. así como su espectro óptico con resolución subnanométrica. Al registrar estas propiedades temporales y espectrales simultáneamente, un algoritmo computacional avanzado puede recuperar las características completas del campo electromagnético subyacente.

Además de proporcionar nuevos conocimientos sobre cómo funcionan los láseres pulsados, los resultados de la investigación tienen importantes aplicaciones interdisciplinarias.

"Los resultados proporcionan un ejemplo de laboratorio muy conveniente de lo que se conoce como un" sistema de solitones disipativos ", que es un concepto central en la ciencia no lineal y también relevante para estudios en otros campos, como la biología, medicina y posiblemente incluso ciencias sociales, "dice el profesor John. M. Dudley, quien dirigió la investigación en la Universidad de Bourgogne-Franche-Comté.

Mientras reconstruye la evolución del campo electromagnético, el equipo observó una amplia gama de escenarios de interacción entre estructuras de solitones disipativos que emergen del ruido.

"El enfoque que hemos implementado puede operar a niveles bajos de potencia de entrada y altas velocidades. Los resultados proporcionan una ventana completamente nueva sobre interacciones nunca antes vistas entre solitones disipativos emergentes en forma de colisiones, fusionarse o colapsar ", Dice Genty.

Los investigadores creen que sus resultados permitirán mejorar el diseño y el rendimiento de los láseres pulsados ​​ultrarrápidos.

"Esta es un área de investigación verdaderamente fascinante donde los estudios motivados por cuestiones de ciencia fundamental tienen el potencial de tener un impacto práctico real en la tecnología fotónica del futuro, "concluye Dudley.