19/07/06

 

 

Científicos de la UPV/EHU logran enfriar con láser un material sólido

El hallazgo se publica en Physical Review Letters, la revista más importante de su especialidad

Un grupo de investigadores de la Universidad del País Vasco ha demostrado experimentalmente algo que otros científicos llevaban décadas intentando: enfriar mediante el uso de luz láser materiales dopados con iones de erbio. Joaquín Fernández, catedrático y director del departamento de Física Aplicada I de la Escuela Superior de Ingeniería de Bilbao dirige el grupo que completan la catedrática Rolindes Balda y Ángel García Adeva, investigador Ramón y Cajal. El hallazgo se publica en Physical Review Letters, la revista más importante de su especialidad. La edición digital ya se puede consultar (http://scitation.aip.org/dbt/dbt.jsp?KEY=PRLTAO&Volume=97&Issue=3, bajo el epígrafe 'Atomic, Molecular, and Optical Physics') y la edición en papel (volumen 97, entrega 3) se publicará el próximo viernes, día 21 de julio.
El enfriamiento óptico es un fenómeno que ha despertado gran interés en las dos últimas décadas, sobre todo en el ámbito del enfriamiento óptico de gases atómicos (condensados de Bose-Einstein). Enfriar sólidos utilizando radiación láser es mucho más difícil y, de hecho, sólo se ha conseguido enfriar en el laboratorio un número muy reducido de materiales dopados, es decir, materiales a los que se les ha añadido una pequeña concentración de iones de otro elemento. Lo que nunca se había logrado es enfriar materiales dopados con iones de erbio.
El erbio es un elemento metálico que pertenece al grupo de las tierras raras. Sus iones tienen la propiedad de que cuando sobre ellos incide luz de una determinada longitud de onda, son capaces de amplificarla. Este efecto se utiliza, por ejemplo, para construir amplificadores de luz en el campo de las telecomunicaciones ópticas. Para ello se dopa una fibra óptica con iones de erbio para compensar la atenuación de la señal luminosa a medida que viaja por la fibra.
En el caso de la investigación realizada por estos científicos de la UPV/EHU, la emisión luminosa del erbio se ha utilizado para conseguir enfriar el material en el que se alojan estos iones, excitándolos con luz de otro láser. Este hallazgo no sólo es importante por las dificultades técnicas que entraña el conseguir dicho fenómeno, sino también porque la refrigeración óptica de dispositivos basados en materiales dopados con erbio ocurre a longitudes de ondas y potencias similares a las que operan los láseres de diodos convencionales, lo que convierte estos materiales en candidatos ideales para posibles aplicaciones, a diferencia de otros materiales dopados que se habían logrado enfriar anteriormente. Entre dichas aplicaciones se cuentan los láseres de fibra óptica de alta potencia, técnicas de diagnóstico médico basadas en el láser (tomografía óptica) y la fototerapia. Estos dispositivos funcionarían mediante un bombeo láser dual en el que una de las longitudes de onda de la luz se utilizaría para el bombeo láser y la otra longitud de onda (cercana a la anterior) para producir el enfriamiento óptico que contrarrestara el calentamiento producido por la acción láser. Dicho calentamiento provoca diversos efectos adversos, pues puede alterar las propiedades o incluso quemar el material con el que se trabaja.
Los motivos principales por los que este grupo de investigadores ha conseguido obtener un enfriamiento óptico neto de estos materiales dopados con erbio son dos: la extraordinaria calidad óptica de los materiales utilizados y el hecho de que las pérdidas por vibraciones térmicas en éstos son muy pequeñas.