Impulsi laser della più breve durata possibile
Gli impulsi laser ultracorti sono necessari per la registrazione di reazioni chimiche in tempo reale. In biofisica, è necessario il minor tempo possibile al fine di raggiungere intensità sufficienti per entrare all’interno di regimi precedentemente inaccessibili dell’ottica non lineare estrema. Inoltre, gli impulsi fs consentono trattamenti medici precisi senza danneggiare le cellule adiacenti. Tuttavia, la generazione di impulsi a pochi cicli nel regime visibile e nel vicino infrarosso (IR) oggi può contare soltanto su complicati set-up. Questi consistono tipicamente in un amplificatore non collineare parametrico ottico pompato da impulsi fs ad alta energia mediante amplificatore laser rigenerativo in titanio-zaffiro. Gli scienziati finanziati dall’UE hanno proposto invece un metodo molto più semplice. Il metodo studiato dagli scienziati all’interno del progetto COPULCO (Cascaded optical pulse compressor) si è basato sulla compressione dei solitoni. Nello specifico, gli impulsi più lunghi sono compressi grazie alle proprietà uniche dei solitoni di ordine superiore in un unico pezzo di materiale non-lineare. Ciò si dice compressione di solitoni quadratica a cascata. I membri del progetto COPULCO hanno lavorato sulla compressione solitonica quadratica a cascata nelle guide d’onda non lineari quadratiche. Tali guide sono ben note non solo per le loro proprietà non lineari intrinseche ma anche per l’eccellente guida riguardo ai fasci di luce laser. È stata guidata la luce al loro interno per sopprimere gli effetti delle diffrazioni spaziali e aumentare l’intensità degli impulsi laser. I solitoni sono stati generati attraverso un processo di fase non corrispondente a cascata. Le relative non linearità di auto-focalizzazione del materiale potrebbero essere superate in un ampio intervallo di lunghezze d’onda, e i solitoni con defocalizzazione autonoma, supportati da 1 100 a 1 900 nm. Gli scienziati hanno inoltre osservato i solitoni auto-compressi con impulsi laser fs e nanojoule. Essenzialmente, il lavoro del progetto COPULCO ha approfondito la comprensione del tunneling spettrale dei solitoni e il modo in cui si possono utilizzare i fenomeni non-lineari per modificare i regimi di conversione. È stato dimostrato che l’estrema ingegneria relativa alla dispersione nei materiali non lineari estende la gamma di dispersione verso lunghezze d’onda maggiori, ed è stato raggiunto anche un profilo del tutto normale di dispersione. I risultati suggeriscono che la compressione solitonica quadratica a cascata può essere estesa alle radiazioni con lunghezze d’onda nel vicino e medio infrarosso. Inoltre, la tecnica funziona con laser a pompaggio ottico IR a basso costo con generazione di impulsi fs.
Parole chiave
Impulsi laser, femtosecondi, vicino infrarosso, COPULCO, compressione solitonica, guida d’onda
