La invención de la técnica de amplificación de pulsos chirridos por Strickland y Mourou en 1985 ha aumentado la potencia máxima de los pulsos láser ultracortos a un nivel sin precedentes. que han encontrado amplias aplicaciones en la ciencia fundamental, industria y medicina. Sin embargo, Estos láseres de alta potencia se obtienen normalmente en la longitud de onda del infrarrojo cercano de aproximadamente 0,8 micrones. La extensión a la banda de infrarrojos medios (2-20 micrones) es de gran interés para aplicaciones más amplias. En el presente, la generación de pulsos de láser de infrarrojo medio basados ​​en tecnologías ópticas convencionales está limitada por el ancho de banda de frecuencia, ganancia de energía, y umbral de daño de los cristales ópticos, lo que hace que sea un desafío lograr pulsos láser de infrarrojo medio de ciclo bajo de alta intensidad.

En un nuevo artículo publicado en Luz:ciencia y aplicación , científicos de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, China y la Universidad de Strathclyde, El Reino Unido propuso un nuevo esquema para generar de manera eficiente pulsos de luz infrarroja media de ciclo casi único con unos pocos milijulios de energía mediante el uso de un medio de plasma. Este esquema adopta dos láseres de pulso corto de nivel de teravatios inicialmente con una longitud de onda de ~ 0,8 micrómetros, que inciden en un canal de plasma subdenso con un cierto retraso de tiempo. Uno de ellos se utiliza como láser impulsor para excitar un campo de activación láser en el plasma, que aparece como unas pocas burbujas de densidad de plasma en movimiento detrás del pulso impulsor. Otro pulso láser a medida que el pulso de señal se propaga conjuntamente con el pulso de conducción con un cierto retardo de tiempo, de modo que se cargue en la posición de la cabeza de la segunda burbuja de plasma. Este pulso de señal es modulado por la burbuja de plasma y su frecuencia se reducirá rápidamente. Después de una distancia de propagación de unos 2 milímetros, se convierte efectivamente en un pulso de luz infrarroja media de ciclo casi único con una longitud de onda central de aproximadamente 5 micrones, y su eficiencia de conversión es tan alta como aproximadamente el 30%.

"Un aspecto interesante de nuestro esquema es que los parámetros de pulso del infrarrojo medio obtenidos, incluida la energía del pulso, longitud de onda central, duración del pulso, fase portadora, e incluso estado de polarización, son sintonizables cambiando los parámetros del pulso láser incidente y el plasma, "dijo Zheng-Ming Sheng, uno de los autores principales del artículo.

"En comparación con los materiales tradicionales de cristal óptico, Los métodos ópticos basados ​​en plasma pueden soportar pulsos láser de potencia e intensidad extremadamente altas, "agregó Su-Ming Weng, otro autor principal del artículo. "Esto hace que el método óptico basado en plasma sea único en la manipulación de láseres ultracortos de alta potencia".

"Nuestro esquema se puede realizar en un sistema láser con una tasa de repetición de kilohercios, proporcionando así un método estable y eficiente para generar pulsos de luz infrarroja media con milijulios, intensidad relativista, y casi ciclo único para aplicaciones amplias, "dijo Jie Zhang, uno de los coautores, líder del programa de plasma láser en la Universidad Jiao Tong de Shanghai.