Con la demostración de un oscilador láser de disco delgado de subpicosegundos que ofrece una potencia de salida promedio récord de 350 vatios, Los físicos de ETH Zurich establecieron un nuevo punto de referencia y allanaron el camino hacia láseres aún más potentes.

Las fuentes de láser ultrarrápidas están en el corazón de una gama cada vez mayor de estudios científicos fundamentales y aplicaciones industriales. desde experimentos de física de campo alto con resolución temporal de attosegundos hasta mecanizado de materiales con precisión micrométrica. Para empujar el sobre aún más lejos, Se requieren tasas de repetición de varios megahercios y potencias de salida promedio de cientos de vatios. Una ruta particularmente convincente para realizar pulsos láser de alta potencia es generarlos directamente aumentando la potencia de salida de los osciladores láser en lugar de depender de sistemas amplificadores de múltiples etapas. que añaden un alto grado de complejidad; el escalado de energía conduce a dispositivos robustos y potencialmente rentables. Reportando recientemente en Óptica Express , el grupo de Ursula Keller en el Instituto de Electrónica Cuántica ha llevado ahora el enfoque de escalado de energía a un nuevo nivel. Presentan una fuente que combina la simplicidad y las altas tasas de repetición de los osciladores con una potencia de salida promedio récord de este tipo de láser.

El equipo de ETH trabajó con un denominado oscilador láser de disco fino, donde la ganancia media, el material en el que tienen lugar los procesos cuánticos que conducen al láser, tiene la forma de un disco de alrededor de 100 micrómetros de espesor. Esta geometría ofrece una superficie relativamente grande, que a su vez ayuda a enfriar. Todavía, los efectos térmicos siguieron siendo un cuello de botella importante, y desde 2012, la potencia de salida récord se situó en 275 vatios.

Ahora, combinando varios avances en la tecnología láser de disco delgado desarrollada por el grupo Keller, Doctor. estudiante Francesco Saltarelli, El científico investigador senior Christopher Phillips y sus colegas han logrado una potencia de salida promedio de 350 vatios, con pulsos de solo 940 femtosegundos de duración, llevan una energía de 39 microjulios y se repiten a una tasa de 8,88 megahercios, valores que son de interés inmediato para aplicaciones tanto en la ciencia como en la industria.

Un aspecto clave del trabajo es que los investigadores encontraron una manera de permitir varias pasadas del rayo de la bomba a través del medio de ganancia sin infligir efectos térmicos perjudiciales. y así reducir el estrés en los componentes relevantes. La capacidad de controlar los efectos debidos al calentamiento abrió la puerta para ir más allá del nivel de 275 W y establecer el nuevo punto de referencia. Sin embargo, el enfoque desarrollado ahora puede llevarse aún más lejos, y las potencias de salida superiores a 500 vatios parecen realistas. Con más mejoras, los investigadores de ETH estiman, el nivel de kilovatios podría aparecer.