I ricercatori hanno generato un'ampia gamma di colori da un singolo laser dopo aver scoperto un nuovo processo per ottenere la cosiddetta "generazione di supercontinuo".

La generazione di supercontinuo avviene quando la luce laser intensa di un colore viaggia all'interno di un materiale, come il vetro, e si allarga in uno spettro di colori.

L'effetto consente agli scienziati di produrre luce con colori su misura per particolari applicazioni in settori come il bioimaging, comunicazioni ottiche e studi fondamentali sui materiali.

Fino ad ora, c'erano due modi per creare un supercontinuum. Una speciale fibra ottica, circa il 10% della larghezza di un capello umano, potrebbe essere utilizzato per concentrare la luce ad un'intensità molto elevata, su lunghezze di pochi metri.

In alternativa, la luce ancora più potente di un laser amplificato, del tipo inventato dai premi Nobel 2019 Strickland e Mourou, potrebbe essere focalizzata strettamente nel vetro ordinario.

Questi approcci tradizionali presentano degli svantaggi, associati sia alla dimensione, complessità e costo dell'utilizzo di un laser ad altissima energia, o con l'allineamento preciso e fragile necessario per forzare la luce in una fibra ottica di soli due millesimi di millimetro di diametro.

Gli esperti di fotonica di Heriot-Watt hanno dimostrato un nuovo metodo che combina il meglio di entrambi i mondi:un supercontinuo colorato da un materiale sfuso che utilizza solo laser a energia moderata. La svolta è stata riportata nella principale rivista ottica .

Il professor Derryck Reid dell'Istituto di fotonica e scienze quantistiche ha affermato:"Abbiamo dimostrato che combinando un semplice laser con uno speciale, il cristallo non lineare può creare direttamente un supercontinuo.

"Abbiamo eliminato la necessità di un laser ad alta potenza o di un delicato accoppiamento della luce in minuscole fibre ottiche.

"Qui è in funzione un meccanismo fondamentalmente nuovo:il nostro cristallo di fosfuro di gallio appositamente progettato crea un effetto a cascata.

"Illuminiamo il cristallo con la luce di un laser a infrarossi, alcuni dei quali vengono convertiti in luce verde visibile. Questo a sua volta genera più luce verde a una lunghezza d'onda leggermente più lunga, diventando il primo giallo, poi arancione e lavorando fino al rosso.

"I bordi più deboli della luce possono generare verde a lunghezze d'onda sempre più lunghe. Questo non è mai stato segnalato prima".

Il professor Reid e il suo team affermano che è necessario ulteriore lavoro per determinare se l'effetto è specifico per lo speciale cristallo di fosfuro di gallio che hanno usato e se può essere ulteriormente amplificato.

Il professor Reid ha dichiarato:"Questo è davvero promettente. Pensiamo di poter rendere lo spettro della luce più ampio e intenso ottimizzando le proprietà del cristallo.

"I supercontinua visibili sono già ampiamente utilizzati nell'imaging e nella spettroscopia delle scienze della vita, ma sono limitati dalle proprietà di speciali fibre ottiche. La nostra nuova tecnica potrebbe offrire un'alternativa conveniente e compatta a queste sorgenti luminose esistenti.