En todos los días de la vida, conocemos los láseres de numerosas aplicaciones como la impresora láser o el escáner de supermercado. Industrialmente, los láseres se utilizan en el procesamiento de materiales para cortar, perforación y etiquetado, y en medicina para procedimientos diagnósticos y terapéuticos. Los métodos de espectroscopia láser también son indispensables en la investigación científica.

La educación teórica en óptica se establece en las escuelas, universidades y emplazamientos industriales. Sin embargo, es un desafío enseñar y aprender la configuración y el manejo adecuado de los experimentos ópticos. Debido a los altos costos, el equipo y el personal docente suelen ser limitados. Además, la radiación láser es peligrosa, por lo que se deben seguir estrictos protocolos de seguridad ocular.

Nuevo enfoque de enseñanza en realidad virtual

Ahora, Científicos de la Universidad Julius-Maximilians (JMU) de Würzburg han desarrollado el novedoso laboratorio láser de realidad virtual (VR) "femtoPro". En femtoPro, los usuarios usan gafas de realidad virtual y manipulan elementos ópticos en una mesa láser de realidad virtual. De este modo, el posicionamiento burdo y fino de los espejos, lentes, Las aberturas de iris u otros dispositivos se pueden cambiar de forma intuitiva y con la misma atención al detalle que en el laboratorio real. Las propiedades y efectos de estos elementos sobre el rayo láser se calculan y muestran en tiempo real de acuerdo con las leyes físicas.

"Los simuladores de vuelo se han vuelto indispensables para la formación práctica realista de los pilotos. Ahora hemos aplicado este concepto a láseres de pulso corto por primera vez en todo el mundo, "explica el profesor Tobias Brixner, uno de los desarrolladores de femtoPro y director de la Cátedra de Química Física I en la JMU Würzburg, cuya investigación se centra en pulsos láser ultracortos.

Bajos costos a pesar de la alta complejidad

La dificultad con el enfoque de realidad virtual es que, contrario a la creencia popular, Los rayos láser no solo tienen "forma de línea, "pero tienen una sección transversal" gaussiana "cuyo diámetro puede aumentar y disminuir a medida que se propagan. la interacción con la materia es muy compleja e incluye fenómenos ampliamente conocidos como la refracción de la luz en un vidrio, así como ópticas no lineales que conducen a la conversión de frecuencia (es decir, cambio de color). Como resultado, La simulación precisa suele llevar mucho tiempo.

"Con el fin de realizar un laboratorio de aprendizaje interactivo para tales sistemas ópticos en realidad virtual, tuvimos que acelerar los cálculos necesarios para que se ejecutaran en tiempo real en una plataforma de realidad virtual para consumidores disponible comercialmente, "explica el socio de cooperación, el profesor Sebastian von Mammen, jefe del grupo de Ingeniería de Juegos de la Cátedra de Informática para la Interacción Hombre-Ordenador de JMU. Como resultado, los costes de adquisición del laboratorio virtual ascienden a unos pocos cientos de euros, mientras que un verdadero laboratorio láser de pulso corto requeriría una inversión de cientos de miles de euros.

Lanzamiento de producto en el evento "Highlights der Physik"

Después de dos años de trabajo de desarrollo, la primera versión de femtoPro ahora se presentará al público por primera vez en el evento "Highlights der Physik" en Würzburg. Como parte de una gran exposición práctica en el mercado del 28 de septiembre al 2 de octubre, 2021, Los interesados ​​pueden ponerse ellos mismos las gafas de realidad virtual en el stand B2 ("¡Que la Fuerza te acompañe! - Sable de luz y pulsos de láser") y experimentar con láseres en el laboratorio virtual.