Un'illustrazione del risonatore Kerr in fibra ottica, che i ricercatori di Rochester hanno utilizzato con un filtro spettrale per creare impulsi laser altamente cinguettanti. Il motivo arcobaleno in primo piano mostra come i colori di un impulso laser cinguettato sono separati nel tempo. Credito:Università di Rochester / Michael Osadciw
Il Premio Nobel per la Fisica 2018 è stato condiviso da ricercatori che hanno aperto la strada a una tecnica per creare ultracorti, ancora impulsi laser ad altissima energia presso l'Università di Rochester.
Ora i ricercatori dell'Istituto di ottica dell'Università hanno prodotto quegli stessi impulsi ad alta potenza, noti come impulsi a cinguettio, in un modo che funziona anche con qualità relativamente bassa, attrezzatura poco costosa. Il nuovo lavoro potrebbe aprire la strada a:
In un giornale in ottica , i ricercatori descrivono la prima dimostrazione di impulsi altamente cinguettanti creati utilizzando un filtro spettrale in un risonatore Kerr, un tipo di semplice cavità ottica che funziona senza amplificazione. Queste cavità hanno suscitato un ampio interesse tra i ricercatori perché possono supportare "una vasta gamma di comportamenti complicati tra cui utili esplosioni di luce a banda larga, "dice il coautore William Renninger, assistente professore di ottica.
Aggiungendo il filtro spettrale, i ricercatori possono manipolare un impulso laser nel risonatore per ampliare il suo fronte d'onda separando i colori del raggio.
Il nuovo metodo è vantaggioso perché "allargando il polso, stai riducendo il picco del polso, e ciò significa che puoi quindi mettere più energia complessiva in esso prima che raggiunga un'elevata potenza di picco che causa problemi, "dice Renninger.
Il nuovo lavoro è legato all'approccio utilizzato dai premi Nobel Donna Strickland '89 (Ph.D.) e Gerard Mourou, che hanno contribuito a inaugurare una rivoluzione nell'uso della tecnologia laser quando hanno aperto la strada all'amplificazione degli impulsi cinguettati mentre svolgevano ricerche presso il Laboratorio di Energetica Laser dell'Università.
Il lavoro sfrutta il modo in cui la luce viene dispersa mentre passa attraverso le cavità ottiche. La maggior parte delle cavità precedenti richiede una rara dispersione "anomala", il che significa che la luce blu viaggia più veloce della luce rossa.
Però, gli impulsi cinguettati vivono in cavità di dispersione 'normali' in cui la luce rossa viaggia più velocemente. La dispersione è detta "normale" perché è il caso molto più comune, che aumenterà notevolmente il numero di cavità che possono generare impulsi.
Anche le cavità precedenti sono progettate per avere una perdita inferiore all'1%, mentre gli impulsi cinguettati possono sopravvivere nella cavità nonostante una perdita di energia molto elevata. "Stiamo mostrando impulsi cinguettanti che rimangono stabili anche con una perdita di energia superiore al 90%, che sfida davvero la saggezza convenzionale, "dice Renninger.
"Con un semplice filtro spettrale, ora stiamo usando la perdita per generare impulsi in sistemi con perdita e dispersione normale. Così, oltre al miglioramento delle prestazioni energetiche, apre davvero a quali tipi di sistemi possono essere utilizzati."
Altri collaboratori includono l'autore principale Christopher Spiess, Qiang Yang, e Xue Dong, tutti gli assistenti di ricerca attuali ed ex laureati nel laboratorio di Renninger, e Victor Bucklew, un ex associato post-dottorato in laboratorio.
"Siamo molto orgogliosi di questo documento, " Dice Renninger. "È passato molto tempo".
