Uma equipe de pesquisa de cinco países coordenada por Germán J. de Valcárcel Gonzalvo, Professor de Óptica da Universidade de Valência, desenvolveu uma nova teoria —a equação mestre coerente— que descreve o comportamento de lasers pulsados ​​com base em materiais rápidos e destaca seus efeitos de coerência quântica (a capacidade dos elétrons materiais e leves de oscilarem em uníssono por algum tempo). Esses lasers podem emitir pulsos intensos de luz de um bilionésimo de segundo a uma taxa constante e têm grande impacto tecnológico e científico.

A pesquisa, publicado esta quinta-feira no jornal Nature Communications , abre a porta para o design de novos tipos de lasers, especialmente com materiais semicondutores, da teoria quântica, que descreve em particular as interações entre os elétrons da matéria e da radiação luminosa.

Os lasers pulsados ​​com bloqueio de modo (ML) encontram uma ampla variedade de aplicações na área médico-cirúrgica, microscopia, espectroscopia ou técnicas de telecomunicações, bem como em experimentos científicos básicos que permitem a pesquisa sobre fenômenos fundamentais. Eles também são importantes na metrologia de precisão baseada em pentes de frequência óptica (um tipo de radiação usada, entre outros, em GPS ou tecnologias de sensoriamento remoto), que rendeu a John L. Hall e Theodor W. Hunsch o Prêmio Nobel de Física em 2005.

As origens dos lasers ML datam quase do próprio nascimento do laser em 1960, embora só em 1975 uma teoria simples e preditiva de seu comportamento tenha se tornado disponível, explica Germán de Valcárcel. Esta estrutura, chamada de equação mestre, foi desenvolvido por Hermann A. Haus e foi aplicado com grande sucesso a uma grande variedade de tipos de laser ML.

A equipe de pesquisa da Espanha, França, Itália, A Nova Zelândia e o Reino Unido trabalharam nas limitações desta teoria, que, entre outros, não pode explicar o comportamento desses lasers quando a resposta do meio do amplificador é a frequência de repetição rápida do pulso.

Para superar esta situação, os pesquisadores conduziram um conjunto de experimentos de laser baseados em semicondutores que confirmam as previsões teóricas de sua proposta - a equação mestre coerente - que também explica os efeitos quânticos coerentes observados por outros grupos em experimentos anteriores.

"A nova teoria abre a porta para explorar a rica fenomenologia desses efeitos no projeto de novos tipos de lasers de ML, o que pode levar a novas funcionalidades e usos, especialmente em áreas como metrologia de precisão ou comunicações ópticas, "Germán de Valcárcel explicou.