Los lásers pueden generar ahora pulsos de luz de menos de 100 attosegundos, lo que permite mediciones en tiempo real de escalas de tiempo ultracortas que son inaccesibles por cualquier otro método. Los científicos del Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Time Spectroscopy (MBI) en Berlín han demostrado cómo medir el tiempo con una incertidumbre residual de 12 atto-segundos, un nuevo récord mundial para la menor escala de tiempo controlable.
La luz es una onda electromagnética de muy alta frecuencia y en el espectro visible una única oscilación del campo eléctrico sólo toma entre 1200-2500 attosegundos. Un pulso de láser ultracorto se compone de unas pocas de estas oscilaciones, pero los pulsos de las fuentes convencionales de láser de pulsación corta muestran fuertes fluctuaciones de las posiciones del máximo de campo relativo al centro del pulso. Para una intensidad de campo máxima, el centro del pulso tiene que coincidir con un máximo del campo eléctrico, que se muestra en la figura como una curva roja. En consecuencia, se han desarrollado métodos para estabilizar la posición del máximo de campo, es decir, la fase del pulso.
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| Pulso de luz ultracorto con fase de estabilización óptica. Un pulso de láser ultracorto se compone de unas pocas de estas oscilaciones. (Curva de color rojo o azul). Curvas negras: campo envolvente del pulso. La intensidad máxima de campo se obtiene si el máximo de campo coincide con el centro del pulso. (Curva roja). El nuevo método ideado estabiliza el patrón del campo del pulso. Dos ampliaciones de la imagen muestran las más pequeñas fluctuaciones temporales mostradas previamente (círculo verde, estabilización del láser, desviación de 100 attosegundos) en comparación con las que mostró el nuevo método de síntesis directa del campo (cuadro amarillo, desviación de 12 attosegundos) Créditos: Instituto Max Born. |
Junto con el fabricante de lásers Femtolasers con base en Viena, los investigadores del MBI en el grupo de Günter Steinmeyer han desarrollado ahora un nuevo método para controlar la fase del pulso de salida del láser. En contraste con los enfoques anteriores, no es necesaria ninguna manipulación en el interior del láser, lo que elimina totalmente las fluctuaciones de la potencia del mismo y la duración del pulso y garantiza una estabilidad mucho mayor a largo plazo. La corrección de la fase del pulso se basa en un variador de frecuencia llamado acusto-óptico, que se acciona directamente por la señal medida.
Dice Steinmeyer: “Esta corrección directa de la fase simplifica drásticamente muchos experimentos en física de attosegundos y metrología de frecuencias.”
Anteriormente, la estabilización de la posición de los máximos de campo sólo era posible con una precisión de unos 100 attosegundos (10-16s., correspondiente a 1/20 de la longitud de onda), que es comparable a la duración mínima de los pulsos de attosegundos mostrados hasta ahora. El nuevo método permite llevar esta limitación hasta 12 atto-segundos (1,2×10-17s., 1/200 de la longitud de onda), lo que sobrepasa la unidad atómica de tiempo (24 attosegundos) en un factor de dos. Como la unidad atómica de tiempo marca la escala de tiempo más rápida posible de los procesos en las capas exteriores de un átomo, el nuevo método de estabilización permitirá importantes avances en la investigación sobre los procesos más rápidos de la naturaleza.
Los investigadores apuntan que su éxito se basó en una colaboración muy estrecha con el fabricante de láseres Femtolasers, que proporcionó un láser específicamente optimizado para el experimento conjunto y actualmente están desarrollando productos basados en este nuevo método.
Cita: Doi: 10.1038/NPHOTON.2010.91
Fecha Original: 11 de mayo de 2010
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