Establecen un récord en la transmisión de un láser en el pasillo de un campus universitario

Publicado:

23 de enero de 2023 13:35 GMT

Los científicos aplicaron la técnica de pulsos láser ultracortos para crear temporalmente una guía de ondas en el aire a través del cual viajaba la luz.

Científicos del Center for Energy Research de la Universidad de Maryland (UMD), en Estados Unidos, establecieron un récord al transformar temporalmente el aire en un dispositivo para guiar ondas de luz láser durante 45 metros. Los investigadores enviaron pulsos de láser a través de un pasillo al interior de la institución acondicionado para ser utilizado como laboratorio, informaron el viernes pasado.

Guías de ondas aerotransportadas con pulsos láser ultracortos

Una guía de ondas en el aire prescribe un camino para la luz sin necesidad de desenrollar un cable sólido y preocuparse por las limitaciones de la gravedad. Anteriormente, el laboratorio de Howard Milchberg, profesor de física en la UMD, demostró que un método similar con pulsos de láser ultracortos funcionaba para distancias de no más de 1 metro. Pero los físicos descubrieron que su laboratorio era demasiado pequeño. Dado que mover el láser directamente no era práctico, cortaron un agujero en una pared que daba al pasillo para expandir el espacio.

“Hubo grandes desafíos: la enorme extensión a 50 metros nos obligó a reconsiderar la física fundamental de generar guías de ondas en el aire, además de querer enviar un láser de alta potencia a lo largo de un corredor público de 50 metros de largo desencadena naturalmente importantes problemas de seguridad”, Milchberg explicó. “Hay mucho trabajo relacionado con disparar láseres fuera del laboratorio con el que no tienes que lidiar cuando estás en el laboratorio, como poner cortinas para la seguridad de los ojos. Definitivamente fue agotador”, agregó Andrew Goffin, de UMD. que trabajaron en el Proyecto.

como relámpagos y truenos

La técnica de pulso láser ultracorto entrega una intensidad de energía tan alta, a lo largo de un camino (llamado filamento), que crea un plasma. Este camino energético calienta el aire circundante, por lo que se expande, dejando un camino de aire de baja densidad en la estela del láser. Este proceso se asemeja una versión diminuta de relámpagos y truenos donde la energía del relámpago convierte el aire en un plasma que expande explosivamente el airecreando truenos.

Para lograr un núcleo de alta densidad (al igual que los cables de Internet de fibra óptica), los investigadores crearon una disposición de múltiples túneles (filamentos) de baja densidad que se distribuyen naturalmente alrededor de un anillo con un núcleo más denso de aire no perturbado. La distancia recorrida fue unas 60 veces mayor que la registrada en experimentos anteriores y la guía de ondas había retenido alrededor del 20% de la luz que de otro modo se habría perdido.

Nuevos récords y muchas aplicaciones

“Si tuviéramos un corredor más largo, nuestros resultados muestran que podríamos haber sintonizado el láser para una guía de ondas más larga”, dijo Andrew Tartaro, científico de la UMD que trabajó en el proyecto. “Pero obtuvimos nuestra guía correcta para el pasillo que tenemos”. El equipo descubrió que la guía de ondas duró solo centésimas de segundo antes de disiparse en el aire., pero en ese tiempo la luz pudo viajar más de 3.000 km. El artículo se publicará en Physical Review X.

“Alcanzar la escala de 50 metros, para las guías de ondas aerotransportadas, literalmente abre el camino para guías de ondas aún más largas y muchas aplicaciones”, dijo Milchberg. “Basados ​​en los nuevos láseres que pronto obtendremos, tenemos la receta para extender nuestras guías a una milla y más allá.“. Entre las muchas aplicaciones potenciales se encuentran las relacionadas con la detección de la luz emitida por la contaminación del aire, la comunicación láser de largo alcance o incluso el armamento láser.