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El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) adquirió recientemente un amplificador regenerativo para el Laboratorio de Caracterización de Materiales en Longitud de Onda (WC-Lab por sus siglas en inglés), liderado por el Dr. Carlos Gerardo Treviño Palacios, investigador de la Coordinación de Óptica. Este nuevo equipo se compró con la cartera de inversión de 2016 con un costo superior a los 200 mil dólares.

El amplificador regenerativo toma la radiación o los pulsos ultracortos de un láser de titanio-zafiro y lo amplifica mil veces. “Los pulsos del láser son de 200 femtosegundos. Para ponerlo en perspectiva, el grosor de un cabello es de cerca de 50 micras, si lo divides cien veces es más o menos lo recorre la luz durante la duración del pulso; la luz recorre la distancia de la luna a la tierra en más o menos un segundo”, comenta en entrevista el Dr. Treviño.

¿Cuál es la utilidad de tener intervalos de luz tan cortos? “Sirven para explorar qué pasa en la naturaleza en intervalos de tiempo muy cortos, ver cómo se hacen las transiciones moleculares que tardan del orden de 100 femtosegundos entre otros. Un femtosegundo es la millonésima parte de la millonésima parte de un segundo (un atosegundo es la milésima parte de un femtosegundo). Para ponerlo en perspectiva: un femtosegundo es a un segundo lo que un segundo es a la edad del Universo.

Hacer esto en un lugar como en el INAOE es hacer lo que se hace en astrofísica pero a la inversa; en vez de estudiar tiempos muy muy largos vemos tiempos muy muy cortos. En algunos laboratorios del mundo usando pulsos ultrarrápidos de atosegundos ya se está viendo cómo cambian los electrones de una órbita a la siguiente. Esto se parece a lo hecho en los años 70’s donde los primeros láseres de pulsos de femtosegundos permitió de manera práctica ver los procesos fotoquímicos en moléculas. Los láseres más rápidos que existen actualmente son de medio femtosegundo o 500 atosegundos; el nuestro es de 200 femtosegundos.”, añade.

Lo que se pretender hacer con este amplificador es caracterizar materiales y dar servicio a distintas instituciones. “Muchas de las ideas que se desarrollan en la óptica, los modelos que hacen los diferentes investigadores, necesitan realizarse en algún material que primero debe caracterizarse, eso se puede hacer aquí”.

Dada el campo eléctrico tan intenso que genera el amplificador regenerativo y el láser de titanio-zafiro se pueden generar muchos fenómenos muy vistos, por ejemplo la generación de supercontinuo donde tomamos los colores del laser amplificado, que es un ancho espectral de doce nanómetros (no un color puro) y cuando interacciona con la celda que contiene agua, el ancho espectral sube a 800 o 1000 nanómetros. “Si consideramos que el espectro visible tiene 400 nm de ancho, aquí se produce un ancho espectral que es de más doble de tamaño. Si medimos en un espectrómetro podremos ver muchos más colores de los que se ven a simple vista” (ver fotografía).

Con este equipo el Laboratorio está pensado para colaborar o dar servicio a investigadores del INAOE o de otras instituciones en tres diferentes rutas:

1) caracterizar materiales usando la técnica de Z-Scan para estudiar propiedades lineales y no lineales de materiales (este estudio está a cargo de otro investigador de Óptica, el Dr. David Iturbe);

2) trabajar en ciencia y tecnología de Teraherz, lo cual está asociado con la tecnología desarrollada para el GTM (Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano), y

3) daño óptico donde con el láser amplificado se pueden dañar distintos materiales: “otro investigador del INAOE, el Dr. Mariano Aceves, quiere procesar silicio para la investigación que realiza en hacer fuentes de iluminación a base de silicio. Con este amplificador se procesa el silicio y se pueden generar nanoestructuras que mejoran la eficiencia de emisión a través de estructuras fotónicas,” puntualiza.

En detalle el amplificador regenerativo del que hablamos un sistema amplificador regenerativo modelo RegA900 de la marca Coherent Inc. que toma los pulsos de un láser de titanio-zafiro, marca Coherent Modelo MIRA, y se obtienen pulsos de 6 microJoules de energía a repeticiones de 10 kHz a 250 kHz a 800 nm y duración de 200 femtosegundos. Tanto el láser como el amplificador regenerativo son bombeados por láseres de neodimio-YAG (Nd:YAG) emitiendo en verde con potencias de 8 Watts y 12 Watts respectivamente. Se encuentra en la planta baja del edificio de óptica.


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