Avanço na Tecnologia de Lasers

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Cientistas atinge pulsos de laser ultracurtos e de alta energia
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Uma nova técnica, chamada amplificação paramétrica óptica de dois ciclos avançados, aumentou a
energia dos pulsos de laser de ciclo único por um fator de 50. A técnica utiliza dois cristais (mostrados
como cubos claros), que amplificam regiões complementares do espectro. Crédito da imagem: RIKEN
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Pesquisadores da RIKEN alcançaram um grande avanço na tecnologia laser, criando pulsos incrivelmente
curtos de luz laser com potência surpreendente.
Essas explosões curtas de luz laser, equivalentes a 6 trilhões de watts de energia, poderiam revolucionar
nossa capacidade de estudar processos ultrarrápidos no nível atômico.
O estudo, publicado na Nature Photonics, marca um avanço significativo no desenvolvimento de lasers de
attossegundos.
Os lasers de Attossegundos são capazes de produzir pulsos de luz que duram apenas um attosegundo, o
que é um bilionésimo de um bilionésimo de segundo.
Esta duração incrivelmente curta permite aos cientistas observar o movimento rápido de elétrons dentro de
átomos e moléculas, fornecendo insights sobre reações químicas e bioquímicas fundamentais.
O pesquisador Eiji Takahashi explica: “Os lasers de atossegundos têm um imenso potencial para várias
aplicações científicas, incluindo o estudo de células biológicas, o desenvolvimento de novos materiais e o
diagnóstico de condições médicas”.
No entanto, os lasers attosecond anteriores não tinham energia suficiente para serem amplamente
aplicáveis. O desafio era criar pulsos que fossem ultracurtos e de alta energia.
A energia de saída atual de lasers de attosecond era muito baixa para ser prática para muitas aplicações.
Takahashi e seu colega Lu Xu já superaram essa limitação desenvolvendo um novo método chamado
amplificação paramétrica ótica de dois chiprosos (DC-OPA) avançada.
Esta técnica permite a amplificação de pulsos de laser de ciclo único a níveis de energia sem precedentes -
extraindo 50 milijoules, mais de 50 vezes maior do que os esforços anteriores.
A simplicidade de seu método é notável, envolvendo apenas dois cristais que amplificam diferentes partes
do espectro de luz. Esta técnica avançada de DC-OPA funciona em uma ampla gama de comprimentos de
onda, permitindo a amplificação de pulsos com características variadas.
Sua conquista baseia-se nos princípios da amplificação de pulso chilreada, uma técnica que rendeu aos
pesquisadores o Prêmio Nobel de Física em 2018.
A amplificação de pulso chirped desempenhou um papel crucial no desenvolvimento de lasers attosecond,
destacando a interconexão dos avanços científicos.
Olhando para o futuro, Takahashi prevê possibilidades ainda maiores, incluindo a geração de pulsos com
durações de zeptosegundos – com apenas um trilionésimo de um bilionésimo de segundo. Esse objetivo
ambicioso poderia abrir caminho para a próxima geração de lasers ultracurtos, abrindo novas fronteiras na
pesquisa ultrarrápida do laser.
O avanço alcançado por Takahashi e Xu representa um passo significativo na tecnologia laser, com
implicações de longo alcance para a pesquisa científica e inovação tecnológica.
Fonte: RIKEN (Reuters)
https://dx.doi.org/10.1038/s41566-023-01331-9
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