Em uma abordagem inovadora para controlar flashes de laser ultracurtos, pesquisadores das Universidades de Bayreuth e Konstanz estão usando a física soliton e dois pentes de pulso em um único laser. O método tem o potencial de acelerar e simplificar drasticamente as aplicações do laser.



Tradicionalmente, o espaçamento dos pulsos dos lasers é definido dividindo cada pulso em dois pulsos e atrasando-os em distâncias diferentes e mecanicamente ajustáveis. Alternativamente, duas fontes de laser com períodos orbitais ligeiramente diferentes ("pentes duplos") são usadas para gerar atrasos de deslocamento rápido a partir da superposição dos dois pentes de pulso.

O método puramente óptico demonstrado pelo Prof Dr. Georg Herink, chefe do grupo "Física Experimental VIII – Dinâmica Ultrarrápida" da Universidade de Bayreuth e sua aluna de doutorado Julia A. Lang em cooperação com o Prof Dr. da Universidade de Konstanz é baseado em dois pentes de pulso dentro de um único laser. Ele permite sequências de pulso ajustáveis ​​extremamente rápidas e flexíveis.

Ao mesmo tempo, isto pode ser implementado em fontes de luz muito compactas baseadas em fibra de vidro. Ao fundir temporariamente os dois pentes de pulso fora do laser, os pesquisadores obtêm padrões de pulso que podem ser definidos com atrasos arbitrários, conforme necessário.

Os pesquisadores usam um truque:em vez do pulso de luz único usual, dois pulsos circulam no laser. “Há tempo suficiente entre os dois pulsos para aplicar uma única ‘perturbação’ usando um interruptor óptico rápido dentro do laser”, explica Lang, primeiro autor do estudo. "Utilizando a física do laser, esta 'modulação intracavitária' causa uma mudança na velocidade dos pulsos e, assim, desloca os dois pulsos um contra o outro no tempo."

A fonte de laser baseada em fibra de vidro foi construída por Hutter e Leitenstorfer da Universidade de Konstanz. Graças a um método especial de medição em tempo real, os investigadores em Bayreuth podem agora observar com precisão como os pulsos de luz curtos – conhecidos como sólitons – se movem quando influências externas atuam sobre eles. Esta interferometria espectral em tempo real permite a medição precisa da distância entre cada par de pulsos – mais de 10 milhões de vezes por segundo.

“Mostramos que podemos ajustar o tempo com extrema rapidez em uma ampla faixa e alcançar formas de movimento livremente programáveis”, explica Herink. A pesquisa agora apresentada em Science Advances apresenta uma abordagem inovadora para controlar sólitons e, além de novos insights sobre a física dos solitons, abre possibilidades para aplicações particularmente rápidas e eficientes de pulsos de laser ultracurtos.

Mais informações: Julia A. Lang et al, Controlando o movimento intracavitário de soliton de pente duplo em um laser de fibra única, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk2290
Informações do diário: Avanços da ciência

Fornecido pela Universidade de Bayreuth