El espectrómetro de doble peine más potente desarrollado

El sistema abre el camino a muchas aplicaciones

30.05.2022 - Alemania

Científicos de Hamburgo y Múnich han desarrollado el espectrómetro de doble peine más potente del mundo, que abre el camino a numerosas aplicaciones en la ciencia atmosférica y el diagnóstico biomédico, como la detección precoz del cáncer. El trabajo se ha publicado recientemente en Nature Communications.

El núcleo del sistema es un tipo especial de medio de ganancia láser, un disco fino, y una configuración única de los espejos que rodean este medio, un resonador láser (mostrado en la ilustración). "La clave de nuestra fuente láser de doble peine reside en su simplicidad", explica el jefe del equipo, Oleg Pronin. "En lugar de utilizar dos láseres separados, estabilizarlos activamente y bloquearlos entre sí, nuestras dos salidas láser se originan en el mismo resonador láser, lo que da lugar a una excelente estabilidad mutua intrínseca". El láser de doble salida proporciona una potencia un orden de magnitud superior a la que se había obtenido hasta ahora. Esto allana el camino para muchas aplicaciones en la ciencia atmosférica y el diagnóstico biomédico, como la detección temprana del cáncer. Las aplicaciones de investigación fundamental, como las mediciones precisas de las líneas atómicas en rangos espectrales no cubiertos y los relojes nucleares, los más precisos de nuestro universo, están al alcance de la mano gracias a este novedoso espectrómetro.

El espectrómetro de doble peine convierte las oscilaciones extremadamente rápidas del campo eléctrico (10¹⁵ oscilaciones por segundo) de la luz en un rango de radiofrecuencia (10⁶ oscilaciones por segundo), donde la señal puede detectarse en tiempo real con la electrónica moderna. El proceso se realiza con dos trenes de pulsos láser con un espaciado ligeramente diferente. Ofrece una alta sensibilidad y resolución con tiempos de adquisición rápidos en la escala temporal de los milisegundos. Las potencias máximas de nivel de megavatios allanan el camino hacia la espectroscopia de alta resolución en el rango de frecuencias del ultravioleta profundo mediante la conversión de frecuencias, un dominio espectral aún poco cubierto en los espectrómetros actuales. En comparación con los complejos sistemas láser estabilizados activamente, su tamaño compacto facilita las aplicaciones en el mundo real, como la detección atmosférica y las mediciones de distancia de alta precisión.

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