Sería el sueño de un científico planetario mirar a través de los ojos de las lentes de un rover distante en tiempo real, mirando alrededor de un paisaje extraño como si realmente estuviera en la superficie del planeta, pero los transmisores de radio actuales no pueden maneje el ancho de banda necesario para una transmisión de video a través de varios millones de millas. Sin embargo, las nuevas tecnologías recientemente patentadas por científicos de la Universidad de Rochester pueden hacer posibles aplicaciones como una transmisión de video de Marte, utilizando láseres en lugar de tecnología de radio. Las rejillas especiales dentro del vidrio de un láser de fibra eliminan virtualmente la dispersión perjudicial, el obstáculo principal en la búsqueda de láseres de fibra de alta potencia.
? Utilizamos láseres en todo, desde telecomunicaciones hasta armamento avanzado, pero cuando necesitamos un láser de alta potencia, tuvimos que recurrir a métodos antiguos e ineficientes? dice Govind Agrawal, profesor de óptica en la Universidad de Rochester. "Ahora hemos demostrado una forma increíblemente simple de hacer láseres de fibra de alta potencia, que tienen un enorme potencial".
Al eliminar una de las principales limitaciones de los láseres y amplificadores de fibra, Agrawal les ha permitido reemplazar los láseres tradicionales tradicionalmente más potentes, pero menos eficientes y de peor calidad. Actualmente, las industrias utilizan láser de dióxido de carbono y láser de estado sólido bombeado por diodo para soldar o cortar metal y mecanizar piezas pequeñas, pero este tipo de láser son voluminosos y difíciles de enfriar. Por el contrario, la alternativa más nueva, los láseres de fibra, son eficientes, fáciles de enfriar, más compactos y más precisos. Sin embargo, el problema con los láseres de fibra es que a medida que aumenta su potencia, la fibra misma comienza a crear una reacción violenta que apaga efectivamente el láser.
Agrawal trabajó en una forma de eliminar la reacción violenta causada por una condición llamada dispersión estimulada de Brillouin. Cuando la luz de suficiente potencia viaja por una fibra, la luz misma cambia la composición de la fibra. Las ondas de luz causan que las áreas de la fibra de vidrio se vuelvan más y menos densas, de manera similar a como una oruga viajera se encoge y expande su cuerpo a medida que avanza. A medida que la luz láser pasa de un área de alta densidad a otra de baja densidad, se difracta de la misma manera que la imagen de una pajita se dobla al pasar entre el aire y el agua en un vaso. A medida que aumenta la potencia del láser, la difracción aumenta hasta que está reflejando gran parte de la luz del láser hacia atrás, hacia el propio láser, en lugar de bajar adecuadamente la fibra.
En una discusión con Hojoon Lee, un profesor visitante de Corea, Agrawal se preguntó si las rejillas grabadas dentro de la fibra podrían ayudar a detener el problema de reflexión. Las rejillas se pueden diseñar para que actúen como una especie de espejo bidireccional, que funcionan casi exactamente de la misma manera que el problema inicial, y solo reflejan la luz hacia adelante en lugar de hacia atrás. Con el nuevo diseño simple, la luz láser dispara la fibra a través de las rejillas, y parte de ella crea nuevamente los cambios de densidad que reflejan parte de la luz hacia atrás, pero esta vez la serie de rejillas simplemente rebota esa reflexión hacia atrás nuevamente. El resultado neto es que el láser de fibra puede ofrecer vatios más altos que nunca, rivalizando con los láseres convencionales y haciendo posibles aplicaciones que los láseres convencionales no pueden realizar, como la comunicación láser de gran ancho de banda con un móvil planetario a varios millones de millas de distancia.
A medida que un rayo láser viaja entre los planetas, se extiende y difracta tanto que para cuando un rayo de Marte nos alcance, su ancho será mayor de 500 millas, lo que hace increíblemente difícil extraer la información codificada en el rayo. Un láser de fibra, con su capacidad de entregar más potencia, ayudaría al dar a las estaciones receptoras una señal más intensa para trabajar. Además, Agrawal ahora está trabajando con la NASA para desarrollar un sistema de comunicaciones láser que, para empezar, se extendería menos. ? Esperamos que en lugar de tener un rayo que se extienda 500 millas, tal vez podamos obtener uno que solo se extienda una milla más o menos? dice Agrawal. Esa concentración de la potencia del láser nos haría mucho más fácil recibir señales de gran ancho de banda de un rover distante.
Muchas personas están utilizando láseres de fibra para reemplazar los láseres convencionales, desde los militares hasta el propio láser Omega de la Universidad de Rochester en el Laboratorio de Energética Láser (LLE), que es el láser ultravioleta más poderoso del mundo. Agrawal trabajará con científicos de LLE para posiblemente implementar el nuevo sistema de rejilla en el nuevo sistema láser de fibra de Omega.
Fuente original: Comunicado de prensa de la Universidad de Rochester
