A invenção da técnica de amplificação de pulso chilreado por Strickland e Mourou em 1985 aumentou a potência de pico dos pulsos de laser ultracurtos a um nível sem precedentes, que encontraram amplas aplicações na ciência fundamental, indústria e medicina. Contudo, esses lasers de alta potência são geralmente obtidos no comprimento de onda do infravermelho próximo de cerca de 0,8 mícron. A extensão para a banda do infravermelho médio (2 a 20 mícrons) é de grande interesse para aplicações mais amplas. Atualmente, a geração de pulsos de laser infravermelho médio com base em tecnologias ópticas convencionais é limitada pela largura de banda de frequência, ganho de energia, e limite de dano dos cristais ópticos, o que torna difícil alcançar pulsos de laser infravermelho médio de baixa intensidade e alta intensidade.

Em um novo artigo publicado em Luz:Ciência e Aplicação , cientistas da Universidade Jiao Tong de Xangai, China e University of Strathclyde, O Reino Unido propôs um novo esquema para gerar com eficiência pulsos de luz no infravermelho médio de ciclo quase único com alguns milijoules de energia pelo uso de um meio de plasma. Este esquema adota dois lasers de pulso curto de nível de terawatt inicialmente com comprimento de onda de ~ 0,8 micrômetros, que incidem em um canal de plasma subdenso com um certo atraso. Um deles é usado como um laser de condução para excitar um campo de laser wake no plasma, que aparece como algumas bolhas de densidade de plasma em movimento atrás do pulso de transmissão. Outro pulso de laser à medida que o pulso de sinal se propaga com o pulso de transmissão com um certo atraso de tempo, de modo que seja carregado na posição da cabeça da segunda bolha de plasma. Este pulso de sinal é modulado pela bolha de plasma e sua frequência será reduzida rapidamente. Após uma distância de propagação de cerca de 2 milímetros, é efetivamente convertido em um pulso de luz infravermelho médio de ciclo quase único com um comprimento de onda central de cerca de 5 mícrons, e sua eficiência de conversão é de cerca de 30%.

"Um aspecto interessante do nosso esquema é que os parâmetros de pulso do infravermelho médio obtidos, incluindo energia de pulso, comprimento de onda central, duração do pulso, fase da portadora, e até mesmo estado de polarização, são ajustáveis ​​alterando os parâmetros do pulso de laser incidente e plasma, "disse Zheng-Ming Sheng, um dos principais autores do artigo.

"Comparado com materiais tradicionais de cristal óptico, métodos ópticos baseados em plasma podem sustentar pulsos de laser de intensidade e potência extremamente alta, "acrescentou Su-Ming Weng, outro autor principal do artigo. "Isso torna o método óptico baseado em plasma único na manipulação de lasers ultracurtos de alta potência."

"Nosso esquema pode ser realizado em um sistema a laser com uma taxa de repetição de quilohertz, fornecendo assim um método estável e eficiente para gerar pulsos de luz infravermelha média com milijoules, intensidade relativística, e quase um único ciclo para aplicações amplas, "disse Jie Zhang, um dos co-autores, líder do programa de plasma a laser na Universidade Jiao Tong de Xangai.