Una amplia gama de colores, llamado como “supercontinuo”, hecho de un haz de láser que es estrecho por sí mismo, es un fenómeno muy atractivo. En un coche de conducción autónoma, por ejemplo, el reconocimiento de objetos mediante un sistema LIDAR es posible gracias a este fenómeno. Sin embargo, la mayoría de técnicas para generarlo encuentran importantes problemas, que no se pueden solucionar mediante la simple ampliación potencia del láser. Científicos de la Universidad de Twente (UT) presentan ahora un nuevo enfoque que evita la pérdida de potencia máxima del láser, pudiendo ampliar la gama de colores paso a paso. Los resultados de su investigación fueron publicados recientemente en «Laser & Photonics Reviews».
Al pensar en un láser, probablemente nos imaginamos un haz de luz altamente concentrado y de un solo color; Pero, ¿se podría convertir en una ámplia gama de colores? Este es el desafiante campo de la óptica no lineal. Pese a que esto pueda parecer contradictorio, pasamos de tener la “nitidez” de un láser a un rango más amplio; la disponibilidad de una amplia gama de colores, a altas intensidades, tiene también muchas ventajas y se puede utilizar en una amplia variedad de campos que van a a ser fundamentales en un futuro muy cercano. Así por ejemplo, en la investigación médica, es posible analizar los componentes de una muestra. En los LIDAR (Laser Imaging Detection and Range), se pueden descubrir diversos obstáculos en una amplia gama de distancias gracias a disponer de una gama de colores.
Un supercontinuo más estable y eficiente
Cuando un pulso láser suficientemente intenso se propaga por un material transparente, la naturaleza no lineal del material se pone de manifiesto y es posible la generación de un conjunto de fenómenos no lineales que modifican las características temporales y espectrales del pulso. En concreto, si se dan las condiciones adecuadas, es posible que el pulso sufra un ensanchamiento espectral importante. Este fenómeno se conoce como generación de supercontinuo (SCG) y ha sido estudiado desde los años 60 en diversos materiales no lineales debido a sus aplicaciones en medicina, biología, química, ingeniería, y física. Por tanto, la generación de supercontinuo es un proceso óptico no lineal en el que la inyección de pulsos intensos y ultracortos en materiales ópticos transparentes genera luz con un ancho de banda espectral ultra-amplio.
Aunque la fenomenología que da lugar a la generación de supercontinuo es algo compleja, la técnica para producirlo de forma experimental es en realidad simple. El problema, hasta ahora, residía en la cantidad de energía del láser que se necesitaba. Los investigadores de la UT encontraron un remedio a esto, demostrando buenos resultados usando menos potencia de láser, y sin necesidad de materiales costosos. El principal problema es que el rendimiento se estanca. Como el pulso del láser tarda más tiempo, la potencia real del láser disminuye y se detiene la ampliación del ancho de banda. El bombeo de más energía láser en él, podría conducir a dañar el material o incluso hacer estallar una estructura de guía de ondas ópticas.
Por esta razón, los investigadores envían alternativamente la luz láser a través de dos tipos de materiales. El material “regular” ampliará el espectro, mientras que el segundo le dará al láser algún tiempo para recuperarse y alcanzar su máxima potencia de nuevo. Al hacerlo, se construye un supercontinuo que es mucho estable y eficiente.
La investigación se ha realizado en el grupo de Física Láser y Óptica No Lineal del Profesor Klaus Boller. El grupo forma parte del Instituto MESA+ de la Universidad de Twente. Los investigadores colaboraron con colegas del Grupo de Tecnología Óptica de la Universidad de Münster, uno de los socios internacionales de la UT.
Fuente de imágenes: Universidad de Twente (UT)
