Ett forskarlag i fem länder samordnat av Germán J. de Valcárcel Gonzalvo, Professor i optik vid University of Valencia, har utvecklat en ny teori - den koherenta masterekvationen - som beskriver pulserande lasers beteende baserat på snabba material och belyser dess effekter av kvantkoherens (materialets och ljuselektronernas förmåga att oscillera i samklang under en tid). Dessa lasrar kan avge intensiva ljuspulser på en miljarddels sekund i konstant takt och ha stor teknisk och vetenskaplig inverkan.

Forskningen, publicerades i torsdagen i tidningen Naturkommunikation , öppnar dörren till designen av nya typer av lasrar, särskilt med halvledarmaterial, från kvantteori, som särskilt beskriver samspelet mellan materia och ljusstrålningselektroner.

Mode-låst (ML) pulserande lasrar hittar en mängd olika tillämpningar inom medicinsk-kirurgisk, mikroskopi, spektroskopi eller telekommunikationsteknik, liksom i grundläggande vetenskapliga experiment som möjliggör forskning om grundläggande fenomen. De är också viktiga i precisionsmätning baserad på optiska frekvenskammar (en typ av strålning som används, bland andra, i GPS- eller fjärranalysteknik), som gav John L. Hall och Theodor W. Hunsch Nobelpriset i fysik 2005.

Ursprunget till ML -lasrar går tillbaka nästan till laserns födelse 1960, även om det inte var förrän 1975 som en enkel och förutsägbar teori om dess beteende blev tillgänglig, förklarar Germán de Valcárcel. Denna ram, kallade masterekvationen, utvecklades av Hermann A. Haus och har applicerats med stor framgång på en mängd ML -lasertyper.

Forskargruppen från Spanien, Frankrike, Italien, Nya Zeeland och Storbritannien har arbetat med begränsningarna i denna teori, som, bland andra, kan inte förklara beteendet hos dessa lasrar när förstärkarmediumets svar är snabb pulsrepetitionsfrekvens.

För att övervinna denna situation, forskarna har genomfört en uppsättning halvledarbaserade laserexperiment som bekräftar de teoretiska förutsägelserna för deras förslag-den koherenta mästarekvationen-som också förklarar de koherenta kvanteffekterna som observerats av andra grupper i tidigare experiment.

"Den nya teorin öppnar dörren till att utnyttja den rika fenomenologin för dessa effekter i utformningen av nya typer av ML -lasrar, vilket kan leda till nya funktioner och användningsområden, särskilt inom områden som precisionsmetrologi eller optisk kommunikation, "Förklarade Germán de Valcárcel.