Para la luz, un segundo es una eternidad. En el tiempo que tardamos en parpadear, un rayo luminoso podría dar varias vueltas a la Tierra. Por eso, cuando los físicos hablan de láseres ultrarrápidos, entran en un territorio donde las escalas dejan de parecer humanas. Los pulsos generados por estos dispositivos duran apenas unas pocas centenas de femtosegundos. Un femtosegundo equivale a una milbillonésima de segundo: 0,000000000000001 segundos. Sí, algo infinitesimal. La cifra resulta tan extrema que apenas tiene significado intuitivo. Y, sin embargo, esos brevísimos destellos de luz sostienen algunas de las tecnologías más precisas jamás desarrolladas por la humanidad.. Se utilizan para fabricar componentes microscópicos, realizar cirugías oculares de alta precisión y generar los llamados peines de frecuencias ópticas, una tecnología galardonada con el Premio Nobel que constituye el corazón de los relojes atómicos más exactos del mundo. El problema es que estos láseres suelen ser grandes, complejos y caros.. Durante décadas, los sistemas capaces de generar pulsos ultracortos han permanecido confinados en laboratorios especializados, ocupando mesas ópticas enteras cubiertas de espejos, fibras y componentes delicadamente alineados. Ahora, un equipo de científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), liderados por Tobias Kippenberg, asegura haber logrado algo que muchos expertos consideraban uno de los grandes desafíos pendientes de la fotónica integrada: trasladar esa tecnología a un chip.. El dispositivo descrito en la revista Nature genera pulsos de apenas 147 femtosegundos y alcanza energías superiores al nanojulio, unas prestaciones que hasta ahora se asociaban principalmente a sistemas de sobremesa mucho más voluminosos. La comparativa más acertada de cuánto es este “parpadeo cuántico”, 147 femtosegundos es a un segundo lo que un segundo es a unos 216.000 años. Para darnos una idea de la magnitud del avance conviene imaginar un circuito electrónico. En un microprocesador, la electricidad circula por canales microscópicos grabados sobre una oblea de silicio. Los chips fotónicos funcionan de forma parecida, pero en lugar de electrones transportan luz.. Gracias a ellos, numerosas funciones ópticas que antes requerían equipos del tamaño de una habitación han podido reducirse progresivamente hasta ocupar apenas unos milímetros cuadrados. Sin embargo, los láseres ultrarrápidos habían demostrado ser especialmente difíciles de miniaturizar. El equipo de Kippenberg recurrió a una arquitectura conocida como oscilador de Mamyshev (un tipo de láser de fibra óptica diseñado para generar pulsos de luz ultracortos), una idea propuesta hace años, pero relativamente poco explorada en la fotónica integrada. Y el resultado fue sorprendente.. La cavidad láser tiene una longitud total de 42 centímetros. Sin embargo, esos 42 centímetros están plegados y enrollados dentro de una superficie comparable al tamaño de la cabeza de una cerilla. Es como comprimir una pista de atletismo en el interior de una moneda.. La duración de cada pulso es tan pequeña que resulta difícil encontrar analogías satisfactorias. La luz recorre aproximadamente 44 micrómetros durante 147 femtosegundos. Eso significa que, mientras dura cada pulso, la luz avanza menos que el grosor de un cabello humano. Otra forma de verlo es pensar que estos destellos son tan breves que permiten observar fenómenos que ocurren a escala molecular, donde los átomos vibran, los enlaces químicos se forman y las cargas eléctricas se desplazan. Son, en cierto sentido, cámaras ultrarrápidas para estudiar el mundo invisible.. Lo más interesante del avance quizá no sea la velocidad del láser, sino la posibilidad de fabricarlo como si fuera un microchip. Los autores señalan que más de mil cavidades láser podrían producirse simultáneamente en una sola oblea, utilizando procesos similares a los empleados por la industria de los semiconductores. Si esa promesa se materializa, el coste de estos sistemas podría reducirse drásticamente.. Y es entonces cuando aparecen las aplicaciones. Los láseres ultrarrápidos se utilizan para detectar contaminantes atmosféricos, identificar moléculas químicas, analizar materiales, inspeccionar defectos invisibles en componentes industriales y realizar mediciones extremadamente precisas. También podrían desempeñar un papel importante en futuras generaciones de dispositivos médicos portátiles. Pero quizá una de las aplicaciones más ambiciosas sea la miniaturización de los relojes atómicos ópticos.. Estos instrumentos son tan precisos que perderían menos de un segundo en miles de millones de años y constituyen la base de tecnologías como los sistemas de navegación por satélite, las telecomunicaciones avanzadas y numerosas investigaciones fundamentales en física. Hoy ocupan laboratorios enteros. Mañana, algunas de sus funciones podrían caber en un dispositivo del tamaño de un teléfono móvil.
Trabaja en medidas de tiempo que son inimaginables: cercanas a la milbillonésima parte de un segundo.
Para la luz, un segundo es una eternidad. En el tiempo que tardamos en parpadear, un rayo luminoso podría dar varias vueltas a la Tierra. Por eso, cuando los físicos hablan de láseres ultrarrápidos, entran en un territorio donde las escalas dejan de parecer humanas. Los pulsos generados por estos dispositivos duran apenas unas pocas centenas de femtosegundos. Un femtosegundo equivale a una milbillonésima de segundo: 0,000000000000001 segundos. Sí, algo infinitesimal. La cifra resulta tan extrema que apenas tiene significado intuitivo. Y, sin embargo, esos brevísimos destellos de luz sostienen algunas de las tecnologías más precisas jamás desarrolladas por la humanidad.. Se utilizan para fabricar componentes microscópicos, realizar cirugías oculares de alta precisión y generar los llamados peines de frecuencias ópticas, una tecnología galardonada con el Premio Nobel que constituye el corazón de los relojes atómicos más exactos del mundo. El problema es que estos láseres suelen ser grandes, complejos y caros.. Durante décadas, los sistemas capaces de generar pulsos ultracortos han permanecido confinados en laboratorios especializados, ocupando mesas ópticas enteras cubiertas de espejos, fibras y componentes delicadamente alineados. Ahora, un equipo de científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), liderados por Tobias Kippenberg, asegura haber logrado algo que muchos expertos consideraban uno de los grandes desafíos pendientes de la fotónica integrada: trasladar esa tecnología a un chip.. El dispositivo descrito en la revista Nature genera pulsos de apenas 147 femtosegundos y alcanza energías superiores al nanojulio, unas prestaciones que hasta ahora se asociaban principalmente a sistemas de sobremesa mucho más voluminosos. La comparativa más acertada de cuánto es este “parpadeo cuántico”, 147 femtosegundos es a un segundo lo que un segundo es a unos 216.000 años. Para darnos una idea de la magnitud del avance conviene imaginar un circuito electrónico. En un microprocesador, la electricidad circula por canales microscópicos grabados sobre una oblea de silicio. Los chips fotónicos funcionan de forma parecida, pero en lugar de electrones transportan luz.. Gracias a ellos, numerosas funciones ópticas que antes requerían equipos del tamaño de una habitación han podido reducirse progresivamente hasta ocupar apenas unos milímetros cuadrados. Sin embargo, los láseres ultrarrápidos habían demostrado ser especialmente difíciles de miniaturizar. El equipo de Kippenberg recurrió a una arquitectura conocida como oscilador de Mamyshev (un tipo de láser de fibra óptica diseñado para generar pulsos de luz ultracortos), una idea propuesta hace años, pero relativamente poco explorada en la fotónica integrada. Y el resultado fue sorprendente.. La cavidad láser tiene una longitud total de 42 centímetros. Sin embargo, esos 42 centímetros están plegados y enrollados dentro de una superficie comparable al tamaño de la cabeza de una cerilla. Es como comprimir una pista de atletismo en el interior de una moneda.. La duración de cada pulso es tan pequeña que resulta difícil encontrar analogías satisfactorias. La luz recorre aproximadamente 44 micrómetros durante 147 femtosegundos. Eso significa que, mientras dura cada pulso, la luz avanza menos que el grosor de un cabello humano.Otra forma de verlo es pensar que estos destellos son tan breves que permiten observar fenómenos que ocurren a escala molecular, donde los átomos vibran, los enlaces químicos se forman y las cargas eléctricas se desplazan. Son, en cierto sentido, cámaras ultrarrápidas para estudiar el mundo invisible.. Lo más interesante del avance quizá no sea la velocidad del láser, sino la posibilidad de fabricarlo como si fuera un microchip. Los autores señalan que más de mil cavidades láser podrían producirse simultáneamente en una sola oblea, utilizando procesos similares a los empleados por la industria de los semiconductores. Si esa promesa se materializa, el coste de estos sistemas podría reducirse drásticamente.. Y es entonces cuando aparecen las aplicaciones. Los láseres ultrarrápidos se utilizan para detectar contaminantes atmosféricos, identificar moléculas químicas, analizar materiales, inspeccionar defectos invisibles en componentes industriales y realizar mediciones extremadamente precisas. También podrían desempeñar un papel importante en futuras generaciones de dispositivos médicos portátiles. Pero quizá una de las aplicaciones más ambiciosas sea la miniaturización de los relojes atómicos ópticos.. Estos instrumentos son tan precisos que perderían menos de un segundo en miles de millones de años y constituyen la base de tecnologías como los sistemas de navegación por satélite, las telecomunicaciones avanzadas y numerosas investigaciones fundamentales en física.Hoy ocupan laboratorios enteros. Mañana, algunas de sus funciones podrían caber en un dispositivo del tamaño de un teléfono móvil.
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