En un enfoque innovador para controlar los destellos láser ultracortos, investigadores de las universidades de Bayreuth y Konstanz utilizan la física de solitones y dos peines de pulsos en un solo láser. El método tiene el potencial de acelerar y simplificar drásticamente las aplicaciones láser.

Tradicionalmente, el espaciado de los pulsos de los láseres se establece dividiendo cada pulso en dos y retrasándolos en diferentes distancias sintonizables mecánicamente. Alternativamente, se utilizan dos fuentes láser con períodos orbitales ligeramente diferentes ("peines duales") para generar retrasos de viaje rápidos a partir de la superposición de los dos peines de pulso.

El método puramente óptico demostrado por el Prof. Dr. Georg Herink, jefe del grupo "Física Experimental VIII – Dinámica Ultrarrápida" de la Universidad de Bayreuth y su estudiante de doctorado Julia A. Lang en cooperación con el Prof. Dr. Alfred Leitenstorfer y Sarah R. Hutter de la Universidad de Konstanz se basa en dos peines de impulsos dentro de un único láser. Permite secuencias de impulsos extremadamente rápidas y flexiblemente ajustables.

Al mismo tiempo, esto se puede implementar en fuentes de luz muy compactas basadas en fibra de vidrio. Al fusionar temporalmente los dos peines de pulso fuera del láser, los investigadores obtienen patrones de pulso que se pueden configurar con retrasos arbitrarios según sea necesario.

Los investigadores utilizan un truco:en lugar del habitual pulso de luz único, en el láser circulan dos pulsos. "Hay tiempo suficiente entre los dos pulsos para aplicar una única 'perturbación' mediante un interruptor óptico rápido dentro del láser", explica Lang, primer autor del estudio. "Utilizando la física del láser, esta 'modulación intracavitaria' provoca un cambio en la velocidad de los pulsos y, por lo tanto, los desplaza uno contra el otro en el tiempo."

La fuente láser basada en fibra de vidrio fue construida por Hutter y Leitenstorfer de la Universidad de Konstanz. Gracias a un método especial de medición en tiempo real, los investigadores de Bayreuth ahora pueden observar con precisión cómo se mueven los cortos pulsos de luz, conocidos como solitones, cuando actúan sobre ellos influencias externas. Esta interferometría espectral en tiempo real permite medir con precisión la distancia entre cada par de pulsos:más de 10 millones de veces por segundo.

"Demostramos que podemos ajustar la sincronización extremadamente rápido en un amplio rango y lograr formas de movimiento libremente programables", explica Herink. La investigación ahora presentada en Science Advances presenta un enfoque innovador para el control de solitones y, además de nuevos conocimientos sobre la física de los solitones, abre posibilidades para aplicaciones particularmente rápidas y eficientes de pulsos láser ultracortos.

Más información: Julia A. Lang et al, Control del movimiento de solitones de peine dual intracavidad en un láser de fibra única, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk2290

Información de la revista: Avances científicos

Proporcionado por la Universidad de Bayreuth