Cuando eras un niño es posible que haya utilizado una lupa para enfocar la luz del sol en un punto de la acera. La lente de la lupa le permitió concentrar la energía del sol al hacer converger los rayos de luz en un punto.

Diga en lugar de enfocar la luz del sol en el suelo, querías enfocar la luz en una hoja de papel. Luego imagina que ese trozo de papel se está moviendo. Si desea mantener el enfoque en el papel, podría mover la lente (la lupa) o podría hacer que el enfoque (la concentración de luz) se mueva. Permitir que el foco se mueva crea un concepto conocido como foco volador.

Por primera vez, Investigadores del Laboratorio de Energética Láser (LLE) de la Universidad de Rochester han encontrado una forma de utilizar el enfoque de vuelo para controlar mejor la intensidad de los láseres en distancias más largas. Su técnica incluye capturar algunas de las películas más rápidas jamás grabadas y tiene el potencial de ayudar a los investigadores a diseñar la próxima generación de láseres de alta potencia o producir fuentes de luz con nuevas longitudes de onda. La próxima generación de láseres de alta potencia podría ser lo suficientemente potente como para generar partículas a partir del vacío, mientras que las fuentes de luz podrían producir nuevos haces de terahercios para estudiar materiales y moléculas complejos.

Los investigadores publicaron sus hallazgos en un artículo en Fotónica de la naturaleza .

"Las personas pueden haber producido involuntariamente un enfoque de vuelo en el pasado, pero esta es la primera vez que se reconoce que el enfoque de vuelo es una forma útil de manipular la velocidad focal, "dice Dustin Froula, científico senior en LLE y profesor asistente de física en Rochester.

El cuadro superior muestra lo que sucede cuando por ejemplo, use una lupa para dirigir todos los colores de la luz del sol, ordenados desde el azul (longitudes de onda más cortas) hasta el rojo (longitud de onda más larga), a un solo punto focal (la línea verde vertical). Todos los colores se enfocarían allí y se detendrían. El cuadro inferior muestra lo que sucede cuando los investigadores usan una lente de enfoque volador para dirigir todos los colores de un rayo láser. de azul a rojo, permitiendo que cada color llegue a un punto focal diferente. El azul se enfocaría primero y luego este enfoque se movería hacia atrás al rojo. El enfoque no se detiene, sino que se mueve.

"Esto resulta ser muy poderoso, "Dice Froula." El enfoque de vuelo nos permite tener esa alta intensidad en cientos de veces la distancia que podíamos antes. En este momento estamos tratando de hacer la próxima generación de láseres de alta potencia y el enfoque de vuelo podría ser esa tecnología habilitadora ".

La técnica que desarrollaron los investigadores de LLE les permite realizar mediciones capturando películas del punto focal en movimiento a una velocidad de una billonésima de fotograma por segundo, una de las películas más rápidas jamás grabadas.

Froula y sus colegas lograron esto usando un láser de pulso corto y una lente difractiva, hecho por Terry Kessler, líder del grupo de ciencias ópticas y de imágenes en LLE.

"Hay solo unos pocos de estos lentes en el mundo y tres de ellos fueron construidos en el LLE por Terry y su equipo hace más de 10 años como parte del proyecto OMEGA EP, ", Dice Froula." Nuestro grupo de física del plasma se propuso diseñar un experimento que midiera la propagación de un punto focal a cualquier velocidad, incluyendo 50 veces la velocidad de la luz. Esto requería un diagnóstico que pudiera hacer una película con fotogramas en una billonésima de segundo ".

Froula dice que el apoyo cooperativo del Equipo de Ciencia Láser de LLE ayudó a lograr esta hazaña:"Los grupos interdisciplinarios de colaboración en LLE permitieron que este concepto novedoso se hiciera realidad y están liderando avances en muchas aplicaciones de plasma láser".