En el teatro, un reflector mantiene al actor en el haz, sin importar hacia dónde se mueva. El radar de terahercios del que hablaremos hace lo mismo con un pulso de luz corto reflejado por un objeto en movimiento.

Las ondas terahercio se sitúan entre las microondas y la luz infrarroja. Atraviesan la ropa y el plástico, pero no dañan los tejidos, por lo que se están probando para inspección de seguridad y diagnóstico médico. El método clásico mide la forma de un pulso corto reflejado por la muestra. El problema es que cualquier desplazamiento de la muestra retrasa el pulso en el tiempo, y este se sale de la estrecha ventana de observación. Antes esto significaba una sola cosa: el objetivo debía quedarse quieto.

Los físicos japoneses montaron un dispositivo con dos láseres de terahercios. Las frecuencias de sus pulsos están rígidamente vinculadas, pero uno de los láseres se puede desfasar para desplazar la ventana temporal. En lugar de escanear lentamente todo el rango, el sistema oscila rápidamente el retardo dentro de una ventana estrecha de 61 picosegundos de ancho, y realiza hasta 154 mediciones completas por segundo. La posición del pico del pulso dentro de la ventana se mide en tiempo real. Si el pico se desplaza debido al movimiento de la muestra, la retroalimentación corrige la fase del segundo láser y devuelve el pico al centro.

Así se logró mantener el pulso en la ventana mientras un espejo se movía a una velocidad de 4 centímetros por segundo a lo largo de 12 centímetros. Esto es 26 veces el ancho de la propia ventana. La precisión para determinar la posición del pico fue de 10 femtosegundos por medición, y al promediar durante 0.44 segundos mejoró a 1.5 femtosegundos, lo que corresponde a un desplazamiento de 225 nanómetros. La velocidad máxima de seguimiento se estimó en 10.8 centímetros por segundo.

En un experimento modelo, un espejo dorado sobre un vibromotor simulaba la respiración y los latidos del corazón: las amplitudes de las vibraciones eran de 2.1 milímetros y 0.21 milímetros, y las frecuencias de 0.25 y 1.2 hercios. El sistema recuperó estos movimientos débiles en medio de un desplazamiento lineal de hasta 10 centímetros. El espectro de la señal recuperada mostró claramente ambas frecuencias.

Antes, la espectroscopía de terahercios requería una muestra inmóvil; de lo contrario, el pulso se salía de la ventana de medición. Ahora la ventana misma sigue al objetivo, que se desplaza decenas de centímetros, con una precisión de fracciones de micra. Esto se logró con un par de láseres de peine de frecuencias programable: uno escanea rápidamente una ventana estrecha, y el segundo, mediante una señal de retroalimentación, desplaza esa ventana para mantener el pico en el centro.

Un reflector que se gira solo para seguir al actor ahora funciona también en el mundo de las ondas terahercio. El siguiente paso es acelerar el giro y aprender a seguir un objeto que se mueve en el plano. Entonces, la monitorización sin contacto de la respiración y los latidos del corazón en pacientes, o el control de productos en una línea de ensamblaje, se convertirán en práctica habitual.