Los pulsos repetitivos de gigahercios con colores y formas individuales desbloquean un nuevo potencial en el procesamiento láser y de imágenes ultrarrápido.
La generación y configuración de pulsos altamente repetitivos es muy prometedora para una variedad de aplicaciones, incluida la fotografía de alta velocidad, el procesamiento láser y la generación de ondas acústicas. Los pulsos de gigahercios (GHz) con intervalos de ~0.01 ~ ~10 nanosegundos son particularmente valiosos para visualizar fenómenos ultrarrápidos y mejorar la eficiencia del procesamiento láser.
Si bien existen métodos para generar ráfagas de pulsos en GHz, persisten desafíos, como el bajo rendimiento de la energía de los pulsos, la escasa sintonizabilidad de los intervalos de pulsos y la complejidad de los sistemas existentes. Además, la configuración del perfil espacial de cada pulso de ráfaga de GHz está limitada debido a una respuesta insuficiente de los moduladores de luz espaciales.
Para abordar estos desafíos, un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio y la Universidad de Saitama ha desarrollado una tecnología óptica innovadora llamada "lanzadera de espectro" que genera y da forma simultáneamente a los contornos espaciales de los pulsos de ráfaga de GHz.
Japón crea tecnología óptica que genera y da forma simultáneamente a pulsos de gigahercios.
(Fuente de la imagen: Universidad de Tokio)
El método implica dispersar horizontalmente pulsos ultracortos a través de una rejilla de difracción, utilizando espejos paralelos para separar espacialmente los pulsos en diferentes longitudes de onda. Estos pulsos alineados verticalmente pueden modularse espacialmente individualmente utilizando un modulador de luz espacial. Los pulsos modulados resultantes, con diferentes retardos de tiempo en el rango de GHz, producen ráfagas de pulsos en GHz separadas espectralmente, cada una con una forma única en su perfil espacial.
Se informa que el método genera éxito en ráfagas de pulsos en GHz con variaciones discretas en la longitud de onda y el intervalo de tiempo. Demuestra la formación de perfiles espaciales que incluyen cambios de posición y división de picos. La aplicación del método a la obtención de imágenes espectrales ultrarrápidas demuestra su capacidad para capturar la dinámica de diferentes bandas de longitud de onda simultáneamente.
El método facilita la obtención de imágenes ultrarrápidas en escalas de tiempo de subnanosegundos a nanosegundos, lo que permite el análisis de fenómenos rápidos y no repetitivos. Sus posibles aplicaciones incluyen revelar fenómenos ultrarrápidos desconocidos y monitorear procesos físicos rápidos en entornos industriales. La posibilidad de configurar individualmente impulsos de GHz también resulta prometedora en el procesamiento láser de precisión y en la terapia con láser.
Cabe destacar que el equipo mencionado ha propuesto métodos innovadores que conducen a un diseño compacto y mejoran su portabilidad, haciéndolo aplicable a instalaciones de investigación científica y diversos sectores de tecnología industrial.
Keitaro Shimada, candidato a doctorado en el Departamento de Bioingeniería de la Universidad de Tokio, dijo: "Nuestra estructura óptica única permite la manipulación de pulsos ultracortos con una trayectoria óptica tridimensional, lo que resulta en una manipulación espacial sin precedentes de pulsos en ráfagas de GHz".
Y añadió: "La transferencia de espectro proporciona una amplia gama de pulsos en ráfagas de GHz con intervalos que van desde 10 picosegundos a 10 nanosegundos. Creo que las aplicaciones basadas en nuestra tecnología para una variedad de objetivos, incluidos plasma, metales y células, acelerarán los descubrimientos científicos y innovación tecnológica en la industria y la medicina."
Esta tecnología innovadora abre el camino para el avance de las imágenes ultrarrápidas, con implicaciones tanto para la investigación científica como para las aplicaciones industriales. Su capacidad para generar y formar simultáneamente ráfagas de pulsos de GHz presenta una herramienta versátil para estudiar fenómenos rápidos y mejorar los procesos basados en láser.
