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La Universidad de Michigan está trabajando en el desarrollo de un nuevo láser que aporte información sobre la composición de los objetos. Esto podría ayudar, por ejemplo, a que los aviones localicen o identifiquen desde gran altura peligros ocultos, o para su uso directo en los propios aeropuertos, aumentando los niveles de seguridad.

Para conseguir este objetivo, este sistema emite un haz de luz infrarroja de banda ancha. La mayoría de los láseres emiten luz en una sola longitud de onda, o color, los láser de super continuum como éste producen un haz estrecho repleto de columnas de luz que cubren una gama de longitudes de onda, esto es una mezcla de colores. Y dado que este haz se encuentra en la región infrarroja, es invisible para el ojo humano.

El infrarrojo contiene lo que los científicos mencionan como “gama de huella digital espectral”, es decir, frecuencias en las cuales se pueden detectar los ecos de vibraciones de las moléculas que componen una sustancia sólida. La “huella digital” espectral de una sustancia revela qué longitudes de onda de luz han sido absorbidas y cuales reflejadas. Sustancias diferentes absorben y reflejan diferentes longitudes de onda.

La proyección del nuevo láser sobre un objetivo y el análisis de la luz reflejada, permite que los investigadores conozcan la composición química de ese objeto. “Una estructura gris luce gris a la luz visible pero en el infrarrojo puede verse no sólo la forma sino también qué hay adentro”, dice Mohammed Islam, profesor de Ingeniería Eléctrica y Ciencia Informáticas, y de Ingeniería Biomédica en la Universidad de Michigan (UM)

En el campo militar ya se usa en cierta medida la “huella digital espectral” para identificar objetivos, pero dependen de la luz del sol, lo cual puede ser problema en un día nublado o durante la noche.

Pruebas en campo

Si bien ya existen láser infrarrojos de banda ancha, éste nuevo modelo desarrollado es más potente. Inicialmente para el estudio se probó un prototipo de 5 W, posteriormente una versión de 25 W, y ahora trabajan en un prototipo de 50 w, que se espera esté listo para pruebas en campo antes de fin de año.

Estos láseres de alta potencia podrían permitir que aviones que vuelen a alturas mayores puedan iluminar una región con un resplandor comparable a la luz del sol, y luego tomen imágenes de esa región. Actualmente existen sensores químicos que funcionan a corta distancia pero pocos, o ninguno, puede cumplir esa tarea a gran distancia.

Los investigadores pudieron construir el láser usando su enfoque patentado que emplea tecnología de fibra óptica ya disponible en las telecomunicaciones y aprovecha la física natural de la fibra para generar la luz.

En 2012 el equipo pasó  una semana en la Base Wright Patterson de la Fuerza Aérea probando en el terreno un prototipo de 5 vatios. Asistieron científicos e ingenieros es estas entidades: Laboratorios de Investigación de la Fuerza Aérea, SAIC, la compañía Omni Science surgida de la UM, y la Universidad de Michigan. Los investigadores colocaron el láser en una torre de 12 pisos de altura y dirigieron su haz a objetivos que estaban a unos 1.600 metros de distancia en una pista. Se usaron varios instrumentos de laboratorio y cámaras científicas para verificar la calidad del haz y el nivel de la señal.

“Las pruebas demostraron que el haz láser colimado se propagó con una difracción mínima y que se pudo identificar varias muestras cotejando el patrón espectral”, dijo Islam. (La luz colimada es aquella cuyos rasgos son paralelos entre sí).

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Un artículo sobre esta investigación se publicará en la edición del 1 de julio de la revista Optic Letters.

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Universidad de Michigan

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