Nuevos láseres hacen posible la obtención de huellas moleculares con alta sensibilidad Un proyecto financiado con fondos europeos ha presentado un peine de frecuencias láser compacto que amplía el rango de frecuencias típicas de los peines hasta el espectro infrarrojo. Estas fuentes de luz son particularmente atractivas para aplicaciones de espectroscopía de alta resolución, metrología y detección de gases. Tecnologías industriales © Thinkstock El espectro electromagnético comprende todas las longitudes de onda posibles (y sus correspondientes frecuencias) de la radiación electromagnética. Con las técnicas espectroscópicas convencionales, las frecuencias individuales se analizan de una en una y a partir de ellas se obtiene información sobre el contenido molecular. Un peine de frecuencias, el descubrimiento que mereció el premio Nobel en 2005, es un espectro de luz que genera líneas espectrales como los dientes de un peine, correspondientes a muchas frecuencias. El proyecto METROCOMB (Femtosecond comb optical parametric oscillators for high-resolution spectroscopy in the mid-infrared) reunió a un consorcio de expertos internacionales en los florecientes campos tecnológicos de láseres ultrarrápidos, peines de frecuencia estabilizados y osciladores ópticos paramétricos. Los miembros del proyecto consiguieron desarrollar un peine de frecuencias láser oscilador óptico paramétrico, alcanzando un grado de sensibilidad y exactitud de la detección sin precedentes. El nuevo láser, conocido como oscilador óptico paramétrico, opera en la región del infrarrojo, en la que los peines de frecuencias láser convencionales no pueden operar. Tiene así pues potencial para transformar la espectroscopía en la región de huellas moleculares, permitiendo la obtención de imágenes en tiempo real con identificación molecular, la detección de sustancias químicas en cantidades traza y el análisis de la respiración. El oscilador óptico paramétrico que hizo posible el peine de femtosegundos en el infrarrojo cercano se obtuvo con un láser semiconductor con bloqueo de modos (VECSEL). En lugar de producir luz de una sola longitud de onda, el peine de frecuencias producía varias longitudes de onda diferentes que forman un conjunto de frecuencias con un espaciado homogéneo. Los pulsos láser eran ultracortos, y estaban separados por intervalos de nanosegundos. Los miembros del proyecto consiguieron mejorar la estabilidad de los peines en la región de longitudes de onda de entre 1 y 4,5 µm. La compresión de pulsos en la configuración VECSEL se realizó en dos etapas. En primer lugar, se utilizó un compresor de pulsos extracavidad que empleaba dos redes de difracción para reducir la duración del pulso del haz láser primario. En una segunda etapa, el equipo utilizó una fibra de mantenimiento de la polarización de cinco metros de largo para imponer la modulación de autofase al haz, con lo que se ensanchó el espectro. Luego se comprimió una vez más el pulso de espectro ensanchado, manteniendo las duraciones de pulso por debajo de los trescientos femtosegundos. El peine de femtosegundos, robusto, de alta potencia y en una configuración láser compacta, portátil y asequible, desarrollado en el proyecto METROCOMB podría revolucionar la monitorización industrial y ambiental, el diagnóstico médico y los sistemas de seguridad. Palabras clave Obtención de huellas moleculares, peine de frecuencias, láser, infrarrojo, espectroscopía, metrología
