El «problema del 10 %» que el equipo de MINIMODS se propuso solucionar en 2013 llevaba preocupando al sector desde hacía bastante tiempo. Hasta ahora, el acceso a algunas regiones espectrales, y en especial a la franja ultravioleta (UV) alrededor de la longitud de onda de 300 nm, era toda una odisea: los pulsos UV se tenían que generar mediante convertidores de frecuencia basados en modelos de propagación de la luz o simulaciones numéricas simples, en un proceso que conseguía que los pulsos infrarrojos se transformasen en pulsos UV acumulando energía de los fotones del pulso fundamental.
No obstante, el principal inconveniente de este planteamiento es que la eficiencia de conversión se estancaba en torno al 10 %. «Más o menos había que venir al laboratorio, ajustar un botón aquí, otro botón allá e irse fijando en la potencia de salida UV para intentar maximizarla», recuerda el Dr. Michal Nejbauer, de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia. «El 10 % es lo máximo a lo que se puede aspirar con este método».
La solución triplicadora
Aparte de ser tres veces más eficiente, la solución triplicadora de MINIMODS cabe en una uña. Se trata de un «sándwich» de cristales birrefringentes no lineales que convierten en luz ultravioleta pulsos de 190 femtosegundos de luz de 1 040 nm procedentes de un láser de cristal de iterbio. Se ajusta directamente al cabezal del láser, se puede sellar de forma hermética y va acompañado de un paquete de simulación de código abierto llamado Hussar.
«Hussar permite que incluso un usuario sin experiencia pueda crear simulaciones tridimensionales precisas y complejas de propagación e interacción de múltiples pulsos a partir de bloques simples: los parámetros del pulso de entrada, las propiedades materiales del medio y los procesos utilizados», explica el desarrollador del software, Tomasz Kardas.
«Después de definir los parámetros del pulso de entrada, como la energía, la duración y el perfil espacial del haz, empezamos sin más a buscar el mejor diseño con un amplio abanico de parámetros: el grosor del cristal no lineal, el tamaño del haz, la posición de la cintura del haz, etc. Para nuestra sorpresa, tras encontrar estos valores óptimos, construir el dispositivo y medir su rendimiento, los pulsos UV de salida eran idénticos a las simulaciones. Este tipo de concordancia cuantitativa entre lo que uno ve en la pantalla y lo que luego mide en el laboratorio es muy poco frecuente en el ámbito de la óptica no lineal».
Desarrollo posterior
El componente triplicador se integrará en la línea de láseres de pulsos ultrabreves de la empresa. Mientras, el equipo se esfuerza por mejorar su software para utilizarlo en aplicaciones ópticas más relacionadas con el diseño. Este software está disponible para usos no comerciales con libre acceso, pero las empresas que desean utilizarlo como producto también podrán comprarlo.
«Creo que la nueva generación de programas de propagación tridimensional de pulsos puede suponer un gran paso adelante en el diseño de numerosos dispositivos cuando entre en juego la propagación de pulsos no lineales de banda ancha, por ejemplo los amplificadores paramétricos», afirma Piotr Wasylczyk, autor principal del artículo publicado en Nature. «Mi impresión a día de hoy es que la mayoría de la gente recurre al modelado simplificado, y con ese enfoque solamente pueden llegar hasta un punto determinado».
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