Con información de la Agência FAPESPUn diseño innovador hizo posible que los físicos Niklaus Wetter (IPEN - Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares) y Alessandro Deana (Universidad Nove de Julho) obtuvieran un láser con una eficiencia del 60%.Esta es la eficiencia más alta jamás registrada en el mundo para un equipo de este tipo.El resultado se logró simplemente reconfigurando la geometría de un láser Nd:YLF (fluoruro de itrio y litio dopado con neodimio), sin agregar componentes costosos y complejos al equipo original.El resultado es un láser muy compacto, robusto y ligero, adecuado para aplicaciones en satélites y otros dispositivos móviles, como los que emplean lidar (detección y alcance de luz), una especie de radar de luz.“La eficiencia que obtuvimos, del 60%, fue la mejor jamás reportada para este tipo de cristal. Significa que más de la mitad de la energía utilizada para hacer funcionar el equipo se convierte en luz láser, produciendo un haz de muy alta calidad”, dijo Wetter.El investigador recuerda que los antiguos láseres, utilizados hasta principios de la década de 1990, eran equipos de gran escala y de bajísima eficiencia.En el caso de los láseres de gas, que emiten en el rango de luz visible, menos del 1% de la energía recibida se convierte en rayo láser, transformándose en calor más del 99%."Esto requirió sistemas de enfriamiento masivos y edificios adjuntos al edificio donde se ubicaba el equipo para acomodar el sistema de enfriamiento. Para generar 10 vatios de luz, se tuvieron que eliminar miles de vatios de calor", dijo Wetter.Se han realizado muchas mejoras a lo largo de los años y los láseres de estado sólido dopados con neodimio se han convertido en la mejor opción cuando el objetivo era combinar alta potencia con alta calidad, pero la eficiencia no superaba el 10 %.La eficiencia ha mejorado mucho, alcanzando el 50%, con la llegada del láser de diodo de alta potencia.La lámpara de bombeo tradicional, que era ineficiente, desapareció y fue reemplazada por el diodo.“La intensidad del rayo láser obedece radialmente a una distribución gaussiana. Es decir, la mayor intensidad está en la línea central, y su valor disminuye desde el centro hacia la periferia del rayo. Lo que hicimos fue potenciar este núcleo más intenso de la viga por medio de una reconfiguración geométrica", dijo Wetter.La novedad introducida fue pulir el cristal no solo en las caras de entrada y salida del haz, sino también en uno de los lados y dirigir el haz hacia la superficie lateral pulida, donde sufre una reflexión interna total.Con esta reflexión, el núcleo del haz queda expuesto y luego es bombeado por el diodo.“Es como si abriéramos el rayo láser con un bisturí y entregáramos nuestro aporte de energía exactamente en el medio, donde la intensidad es máxima”, comparó el investigador.Aunque este dispositivo proporciona la alta eficiencia del láser en su conjunto, no garantiza la calidad del haz.Para obtener un haz de excelente calidad, la pareja recurrió a un procedimiento adicional, que consistía en hacer que el haz incidiera por segunda vez en la superficie de bombeo, a una distancia muy bien calculada del incidente inicial.La proximidad de las dos líneas evita que el rayo láser se ensanche, perdiendo calidad.El investigador destacó que la reconfiguración que llevó a cabo estuvo dirigida al mercado brasileño, evitando la dependencia de insumos costosos, sistemas de bombeo complejos o cuidados especiales con el aislamiento térmico en relación con el medio ambiente.“Nuestro equipo es un láser pequeño y robusto, que se puede operar en cualquier lugar, sin necesidad de un ambiente con control de temperatura o vacío. Hay láseres aún más eficientes, pero estos requieren materiales especiales, muy costosos. , un láser de iterbio, logra alrededor del 80% de eficiencia, pero necesita ser enfriado a una temperatura de 78 Kelvin (menos 195 grados centígrados, aproximadamente), lo que obviamente no es algo práctico", dijo Wetter.En lugar de funcionar continuamente, el equipo emite pulsos cortos muy intensos, de 7 a 8 nanosegundos de duración y más de 1 milijulio de energía, a intervalos de 1 milisegundo.“La alta intensidad posibilita una serie de efectos, como, por ejemplo, la generación de segundos armónicos. Esto hace que el láser, que normalmente opera en el infrarrojo cercano, también comience a operar en el rango de luz visible, en verde”.Uno de los usos del láser verde es la eliminación de tatuajes en dermatología.Pero los usos son muchos y diversos: desde la investigación medioambiental, con la emisión de pulsos a la atmósfera y la captación de luz dispersa para el seguimiento de contaminantes, hasta el grabado de piezas en la industria.La técnica lidar, por ejemplo, ya se ha utilizado para estudiar el cambio climático y medir los niveles de contaminación en la industria.