El láser infrarrojo de electrones libres funciona en modo bicolor por primera vez

Recientemente, el Instituto Fritz Haber (FHI) de la Sociedad Max Planck de Berlín logró un hito tecnológico: por primera vez un láser infrarrojo de electrones libres funciona en modo bicolor.
Esta innovación tecnológica líder en el mundo hace posibles experimentos simultáneos de pulsos láser de dos colores y abre nuevas posibilidades para aplicaciones como el estudio de procesos temporales en sólidos y moléculas.
Actualmente, hay alrededor de una docena de láseres de electrones libres disponibles en todo el mundo, que varían ampliamente en tamaño (desde unos pocos metros hasta unos pocos kilómetros), rango de longitud de onda (desde microondas hasta rayos X duros) y costo (desde millones hasta más de mil millones). Sin embargo, comparten una característica común: todos producen pulsos de radiación intensos y cortos.
En las últimas décadas, los láseres de electrones libres se han convertido en una importante fuente de radiación y se utilizan ampliamente en la investigación básica y la ciencia aplicada.
Se sabe que investigadores del Instituto Fritz Haber (FHI), junto con socios de Estados Unidos, han desarrollado un nuevo método que es capaz de generar pulsos infrarrojos de dos colores diferentes simultáneamente.
La realización de esta tecnología es ingeniosa: en una corriente de haces de electrones libres, los haces de electrones primero se aceleran mediante un pedal de gas de electrones hasta alcanzar energías cinéticas extremadamente altas, cercanas a la velocidad de la luz. Posteriormente, estos electrones de alta velocidad pasan a través de un fluctuador y son forzados a seguir un camino similar al de un ciclotrón por un fuerte campo magnético con cambios periódicos de polaridad.
La acción oscilante de los electrones da como resultado la emisión de radiación electromagnética, cuya longitud de onda puede controlarse con precisión ajustando la energía de los electrones o la intensidad del campo magnético. Debido a esto, los láseres de electrones libres (FEL) son capaces de generar radiación similar a un láser en casi todas las partes del espectro electromagnético, cubriendo un amplio rango desde largos terahercios hasta longitudes de onda de rayos X cortas.
Desde 2012, los FEL de FHI han estado funcionando de manera constante, produciendo intensa radiación pulsada con longitudes de onda que se pueden sintonizar continuamente en el rango del infrarrojo medio (MIR), de 2,8 micrones a 50 micrones. En los últimos años, los científicos e ingenieros de FHI han trabajado en una extensión de dos colores, instalando con éxito una segunda rama del FEL para producir radiación de infrarrojo lejano (FIR) en longitudes de onda entre 5 y 170 micrones.
Esta innovación no sólo amplía la gama de aplicaciones de los FEL, sino que también abre nuevas vías para su desarrollo en el campo de la investigación científica.