Els polsos repetitius de gigahertz amb colors i formes individuals desbloquegen un nou potencial en la imatge ultraràpida i el processament làser.
La generació i la formació de polsos altament repetitius són molt prometedores per a una varietat d'aplicacions, com ara fotografia d'alta velocitat, processament làser i generació d'ones acústiques. Els polsos de gigahertz (GHz) amb intervals de ~0,01 ~ ~10 nanosegons són especialment valuosos per visualitzar fenòmens ultraràpids i millorar l'eficiència del processament làser.
Tot i que existeixen mètodes per generar ràfegues de polsos en GHz, encara queden reptes, com ara el baix rendiment d'energia de pols, la poca ajustabilitat dels intervals de polsos i la complexitat dels sistemes existents. A més, la configuració del perfil espacial de cada pols de ràfega de GHz està limitada a causa de la resposta insuficient dels moduladors de llum espacial.
Per abordar aquests reptes, un equip d'investigadors de la Universitat de Tòquio i la Universitat de Saitama ha desenvolupat una tecnologia òptica innovadora anomenada "llançadora d'espectre" que genera i modela simultàniament els contorns espacials dels polsos de ràfega de GHz.
El Japó crea tecnologia òptica que genera i dóna forma simultània a polsos gigahertz.
(Font de la imatge: Universitat de Tòquio)
El mètode consisteix a dispersar horitzontalment polsos ultracurts a través d'una xarxa de difracció, utilitzant miralls paral·lels per separar espacialment els polsos en diferents longituds d'ona. Aquests polsos alineats verticalment es poden modular espacialment individualment mitjançant un modulador de llum espacial. Els polsos modulats resultants, amb diferents retards de temps en el rang de GHz, produeixen ràfegues de polsos GHz separades espectralment, cadascun amb una forma única en el seu perfil espacial.
S'informa que el mètode té èxit a l'hora de generar polsos de ràfega de GHz amb variacions discretes de longitud d'ona i interval de temps. Demostra la formació de perfils espacials, inclosos els canvis de posició i la divisió de pics. L'aplicació del mètode a la imatge espectral ultraràpida demostra la seva capacitat per capturar la dinàmica de diferents bandes de longitud d'ona simultàniament.
El mètode facilita la imatge ultraràpida en escales de temps de subnanosegons a nanosegons, permetent l'anàlisi de fenòmens ràpids i no repetitius. Les seves aplicacions potencials inclouen la revelació de fenòmens ultraràpids desconeguts i el seguiment de processos físics ràpids en entorns industrials. La capacitat de donar forma individual als polsos de GHz també és prometedora en el processament làser de precisió i la teràpia làser.
Cal destacar que l'equip anterior ha proposat mètodes innovadors que condueixen a un disseny compacte i milloren la seva portabilitat, fent-lo aplicable a instal·lacions d'investigació científica i a diversos sectors de tecnologia industrial.
Keitaro Shimada, candidat de doctorat al Departament de Bioenginyeria de la Universitat de Tòquio, va dir: "La nostra estructura òptica única permet la manipulació de polsos ultracurts amb un camí òptic tridimensional, donant lloc a una manipulació espacial sense precedents dels polsos de ràfega de GHz".
Va afegir: "El transport d'espectre proporciona una àmplia gamma de polsos de ràfega de GHz amb intervals que van des dels 10 picoseguts fins als 10 nanosegons. Crec que les aplicacions basades en la nostra tecnologia per a una varietat d'objectius, inclosos plasma, metalls i cèl·lules, acceleraran el descobriment científic i innovació tecnològica en la indústria i la medicina".
Aquesta tecnologia innovadora obre el camí per avançar en la imatge ultraràpida, amb implicacions tant per a la investigació científica com per a les aplicacions industrials. La seva capacitat de generar i formar simultàniament ràfegues de polsos GHz introdueix una eina versàtil per estudiar fenòmens ràpids i millorar els processos basats en làser.
