Un pulso de luz que no se dispersa exprés
Un destello láser de 50 femtosegundos es como un disparo que dura una milmillonésima de segundo. En ese tiempo, la luz recorre solo 15 micrómetros, menos que el grosor de un cabello humano. Pero si ese destello se hace pasar por un amplificador, empieza a estirarse como una goma elástica y pierde su nitidez.
Los físicos del grupo de Jascha Sohl-Dickstein (aunque es conocido por otros trabajos) han encontrado la manera de evitarlo. Observaron que si se ajusta correctamente la duración del pulso de entrada, en la fibra óptica se produce un régimen especial: la "amplificación parabólica parcial". En este régimen, el pulso se comprime a sí mismo en lugar de estirarse, y a la salida se obtiene un destello de 50 femtosegundos con una potencia pico de 30 megavatios. Para comparar: una bombilla normal tiene 60 vatios, y aquí hay un millón de veces más.
Antes, estos pulsos solo se lograban con voluminosos láseres de estado sólido, pero ahora es posible en un amplificador de fibra óptica compacto. Los autores están convencidos de que la potencia se puede aumentar otras diez veces, hasta 200 megavatios, utilizando fibras con un núcleo más ancho. Esto abriría el camino hacia el corte de materiales de precisión extrema y hacia una microscopía que no daña las células vivas.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2603.27554
Nonlinear amplification is a powerful technique for generating ultrashort laser pulses with high peak power in fiber systems. However, the diversity of nonlinear amplification approaches and their inherent complexities present significant challenges to achieving a unified understanding and further scaling of peak power and pulse energy while preserving ultrashort durations. Here, we report the results of a systematic optimization with respect to seed pulse duration that elucidates the dynamics of nonlinear amplification and allows identification of distinct propagation regimes. As part of this analysis, we identify a new regime, termed partial parabolic amplification, which achieves 50-fs pulse duration and yields higher peak power than any other nonlinear amplification regime known to date. An initial experimental demonstration of partial parabolic amplification produces 50-fs and 2.2-uJ pulses with a 25-um-core Yb fiber amplifier, corresponding to a 30-MW peak power. In contrast to other nonlinear amplification techniques, practical energy scaling beyond 10 uJ and 200 MW should be achievable with available gain fibers with larger mode areas, which would fill a gap in existing fiber laser capabilities that would directly impact material processing, nonlinear bio-imaging, and other applications.
50 femtosegundos es tantas veces más corto que un segundo como un segundo lo es comparado con 600 millones de años.