Há cerca de 10 anos, investigadores da Universidade de Lund e da Universidade do Porto introduziram uma ferramenta para medir a duração do pulso de lasers ultrarrápidos. A mesma equipe alcançou agora um avanço que permite a medição de pulsos de laser individuais em uma faixa mais ampla de parâmetros em uma configuração mais compacta.
"As medições padrão atuais para lasers de femtossegundos, normalmente usados na indústria e na medicina, fornecem apenas uma estimativa da duração do pulso. Nossa abordagem fornece uma medição mais completa e pode contribuir para liberar todo o potencial da tecnologia de laser ultrarrápido, "diz Daniel Díaz Rivas, estudante de doutorado em Física Atômica na Universidade de Lund.
O conceito de pulsos de femtossegundos é difícil de entender para a maioria de nós. No entanto, eles são usados em uma ampla variedade de aplicações diárias, desde cirurgia ocular até micro{1}}usinagem na indústria. Os pulsos de laser extremamente curtos podem até investigar os processos mais rápidos da natureza, como a transferência de energia na fotossíntese e a dinâmica eletrônica.
Embora tenham sido cada vez mais utilizados, a medição precisa da forma e duração dos pulsos continua a ser uma tarefa difícil. Os instrumentos eletrônicos são muito lentos, razão pela qual os pesquisadores recorreram a métodos ópticos.
Os métodos atuais são limitados
No entanto, estes tipos de técnicas ópticas normalmente requerem múltiplas medições numa sequência de varrimento. Isto os torna inadequados para capturar pulsos individuais em tempo real.
Versões de-disparo único surgiram para caracterizar pulsos muito curtos comumente usados na ciência fundamental-mas enfrentam dificuldades com pulsos mais longos mais comumente usados em aplicações industriais e médicas. As limitações estão relacionadas à complexidade de esticar suficientemente os pulsos dentro de uma configuração óptica compacta.
Uma solução elegante surge
Pesquisadores da Universidade de Lund desenvolveram agora uma maneira compacta e elegante de esticar pulsos de laser ultrarrápidos usando um princípio óptico simples. A pesquisa está publicada na revistaÓptica.
Ao enviar um feixe de laser pulsado através de uma rede de difração-um componente que separa espacialmente a luz em suas cores-e gerar imagens da rede com uma combinação de lentes, eles podem controlar com precisão a duração do pulso através do feixe de laser.
Esta abordagem permite que os pulsos de femtossegundos sejam alongados em mais de dez vezes em uma configuração óptica compacta.
Isso permite a caracterização completa em uma única tomada, sem a necessidade de elementos ópticos de pré{0}}compensação. O resultado deste trabalho é uma técnica versátil que pode funcionar com durações de pulso que variam de alguns femtossegundos a centenas, abrangendo assim aplicações científicas, industriais e médicas. Ele abre a porta para o monitoramento-em tempo real de pulsos individuais, algo que antes estava fora do alcance de muitas plataformas de laser.
Olhando para frente
Além da caracterização de pulsos, esse princípio óptico pode ser aplicado para moldar as propriedades espaço-temporais dos pulsos de luz e explorar diferentes maneiras de estudar as interações entre luz-matéria.
“À medida que os lasers ultrarrápidos continuam a impulsionar a inovação na ciência e na tecnologia, ferramentas como esta serão fundamentais para ultrapassar os limites da precisão e da compreensão”, conclui Cord Arnold, professor sénior de Física Atómica na Universidade de Lund.
