Un equipo de investigación de cinco países coordinado por Germán J. de Valcárcel Gonzalvo, Catedrático de Óptica de la Universidad de Valencia, ha desarrollado una nueva teoría —la ecuación maestra coherente— que describe el comportamiento de los láseres pulsados ​​basados ​​en materiales rápidos y destaca sus efectos de coherencia cuántica (la capacidad de los electrones materiales y ligeros de oscilar al unísono durante algún tiempo). Estos láseres pueden emitir intensos pulsos de luz de una milmillonésima de segundo a un ritmo constante y tienen un gran impacto tecnológico y científico.

La investigación, publicado este jueves en la revista Comunicaciones de la naturaleza , abre la puerta al diseño de nuevos tipos de láseres, especialmente con materiales semiconductores, de la teoría cuántica, que describe en particular las interacciones entre la materia y los electrones de radiación luminosa.

Los láseres pulsados ​​de modo bloqueado (ML) encuentran una amplia variedad de aplicaciones en microscopía, técnicas de espectroscopia o telecomunicaciones, así como en experimentos de ciencia básica que permitan la investigación de fenómenos fundamentales. También son importantes en metrología de precisión basada en peines de frecuencia óptica (un tipo de radiación utilizada, entre otros, en GPS o tecnologías de teledetección), que le valió a John L.Hall y Theodor W. Hunsch el Premio Nobel de Física en 2005.

Los orígenes de los láseres ML se remontan casi al mismo nacimiento del láser en 1960, aunque no fue hasta 1975 que se dispuso de una teoría simple y predictiva de su comportamiento, explica Germán de Valcárcel. Este marco, llamada la ecuación maestra, fue desarrollado por Hermann A. Haus y se ha aplicado con gran éxito a una multitud de tipos de láser ML.

El equipo de investigación de España, Francia, Italia, Nueva Zelanda y el Reino Unido han trabajado sobre las limitaciones de esta teoría, cuales, entre otros, No se puede explicar el comportamiento de estos láseres cuando la respuesta del medio del amplificador es una frecuencia de repetición de pulso rápido.

Para superar esta situación, Los investigadores han realizado una serie de experimentos con láser basados ​​en semiconductores que confirman las predicciones teóricas de su propuesta —la ecuación maestra coherente— que también explica los efectos cuánticos coherentes observados por otros grupos en experimentos anteriores.

"La nueva teoría abre la puerta a la explotación de la rica fenomenología de estos efectos en el diseño de nuevos tipos de láseres ML, lo que podría dar lugar a nuevas funcionalidades y usos, especialmente en áreas como la metrología de precisión o las comunicaciones ópticas, ", Explicó Germán de Valcárcel.