Lanzamos la iniciativa «Cuenta con ellas», breves reseñas de investigadoras

Aprovechando la efeméride del 11 de Febrero, lanzamos la iniciativa «Cuenta con ellas», donde publicaremos reseñas de investigadoras en óptica y fotónica, con el objetivo de crear una base de datos de científicas a las que acudir para buscar contactos, ponentes, o simplemente estar al día de las mujeres que hacen avanzar esta área de conocimiento. Impulsamos así nuestro compromiso de ayudar a los comités organizadores a encontrar expertas en las diferentes áreas para organizar eventos paritarios.

Las reseñas consistirán de un máximo de 600 palabras, entre las cuales habrá dos frases cortas a resaltar, un máximo de 5 referencias, y una foto.

¡No dudéis en hacernos llegar vuestras reseñas!

Aquí podéis descargaros una plantilla de guía:

Os dejamos las reseñas de tres investigadoras, Mª del Mar Sánchez, Rosa Ana Pérez y Alba de las Heras para que las toméis de ejemplo. ¡En breve más!

Mª del Mar Sánchez

La luz con polarización estructurada (con polarización no uniforme en la sección transversal del haz) y el desarrollo de instrumentación polarimétrica es el campo de investigación de María del Mar Sánchez López. Catedrática de Física Aplicada en la Universidad Miguel Hernández de Elche, licenciada y doctora en Física por la Universidad Autónoma de Barcelona, su actividad investigadora se desarrolla dentro del grupo de Tecnologías Ópticas y Optoelectrónicas de la UMH (TECNOPTO), donde es co-IP de un proyecto RETOS del Ministerio de Ciencia y Universidades.

Los haces cilíndricamente polarizados (vórtices ópticos vectoriales) son “remolinos” de luz que contienen singularidades de fase y de polarización, lo cual les dota de propiedades únicas: la focalización por debajo del límite clásico de resolución, la transferencia de momento angular orbital, y la utilización de sus modos espaciales de polarización como canales de información. Están por ello recibiendo gran atención debido a sus aplicaciones en microscopía, atrapamiento y manipulación de partículas, procesado láser de materiales y comunicaciones ópticas, tanto clásicas como cuánticas.

Junto a sus colegas del grupo TECNOPTO y en colaboración con San Diego State University, ha desarrollado diferentes sistemas ópticos, unos basados en láminas-q y otros basados en moduladores de cristal líquido (LC-SLM), con los que generar, manipular y detectar haces vectoriales. 

Las láminas-q son elementos ópticos de fase geométrica que permiten manipular vórtices ópticos, i.e. luz con momento angular orbital (OAM). Cuando se iluminan con luz polarizada circular, producen la polarización circular opuesta e imparten una fase espiral. Además, convierten luz polarizada lineal en un haz vectorial de orden 

l=2q , siendo la eficiencia en esta conversión máxima si el retardo del dispositivo es de media onda [1]. Por ello resulta muy útil poder sintonizar el retardo, bien mediante voltaje (lámina-q sintonizable) o bien mediante longitud de onda (operando una lámina-q estática a longitudes de onda distintas a la nominal), para así generar haces vectoriales puros o haces vectoriales híbridos [2].

Usando dispositivos SLM, que permiten el control programable de la polarización, María del Mar ha investigado las diferencias en la focalización de haces vectoriales puros e híbridos y cómo evoluciona el patrón de polarización de estos haces en su propagación [3]. También ha empleado LC-SLMs para realizar haces Bessel (haces de luz no difractivos) con control de la polarización en el eje de propagación. Esto es de interés en aplicaciones de microfabricación láser, así como para realizar trampas ópticas.

Sus trabajos actuales se dirigen a aplicar estas técnicas de luz estructurada, así como su experiencia en el diseño y caracterización de retardadores lineales, al diseño de nuevos elementos de fase geométrica para aplicaciones en polarimetría. 

En colaboración con la Universitat Autònoma de Barcelona, ha demostrado la utilidad de la polarimetría de imagen de Mueller para testear componentes ópticos de fase geométrica [4].  Los efectos de despolarización de la luz son comunes en muestras biológicas, y su análisis está demostrándose muy útil para mejorar la imagen biomédica. Un avance en esta línea ha sido desarrollar un emulador de efectos de despolarización, basado en un LC-SLM, con el que se producen patrones espaciales del grado de polarización, controlables y a diseño [5]. 

Además de la investigación, María del Mar participa en varias sociedades científicas: SPIE (de la que es Senior Member desde 2015), SEDOPTICA y RSEF, donde ha presidido su Sección Local de Alicante en el periodo 2017-2021. También realiza actividades de promoción de las mujeres en ciencia, siendo una de las organizadoras de la Jornada “La Ciencia tiene Nombre de Mujer” que se celebra cada año en la Universidad Miguel Hernández.

[1] M. M. Sánchez-López, J. A. Davis, N. Hashimoto, I. Moreno, E. Hurtado, K. Badham, A. Tanabe, S. W. Delaney, “Performance of a q-plate tunable retarder in reflection for the switchable generation of both first and second order vector beams,” Optics Letters 41, 13-16 (2016).

[2] M. M. Sánchez-López, I. Abella, D. Puerto-García, J. A. Davis, I. Moreno, “Spectral performance of a zero-order liquid-crystal polymer commercial q-plate for the generation of vector beams at different wavelengths,” Optics&Laser Technology 106, 168–176 (2018).

[3] M. M. Sánchez-López, J. A. Davis, I. Moreno, A. Cofré, D. M. Cottrell, “Gouy phase effects on propagation of pure and hybrid vector beams,” Optics Express 27(3), 2374-2386 (2019).

[4] G. López-Morales, M. M. Sánchez-López, A. Lizana, I. Moreno, J. Campos, “Mueller matrix polarimetric imaging analysis of optical components for the generation of cylindrical vector beams,” Crystals 10, 1155 1-17 (2020).

[5] D. Marco, G. López-Morales, M. M. Sánchez-López, A. Lizana, I. Moreno, J. Campos, “Customized depolarization spatial patterns with dynamic retardance functions”, Scientific Reports 11, 9415 (2021).

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Rosa Ana Pérez

La generación de láseres de fibra óptica mediante reflectores basados en fibras de retrodispersión controlada artificialmente es uno de los temas de investigación de Rosa Ana Pérez. Esta investigadora y profesora contratada doctora de la Universidad Pública de Navarra, centra su trabajo en el estudio de diferentes tipos de reflectores y estudia las ventajas que suponen tanto en el campo de los láseres como de los sensores de fibra óptica.  

En los últimos años la tecnología de fibra de retrodispersión controlada artificialmente, fabricada mediante sistemas de micro-mecanizado usando láseres de femtosegundos (fs), se ha desarrollado rápidamente debido a las diferentes y atractivas aplicaciones de estos reflectores en sectores como los motores de aviación, las palas de los aerogeneradores, los filtros de combustible para automóviles, agujas quirúrgicas, dispositivos de micro-fluidos o los láseres de fibra entre otros.

Esta técnica de inscripción mediante sistemas de micro-mecanizado usando láseres de femtosegundos (fs), puede proporcionar una mejora en la inhomogeneidad del índice de refracción de una fibra, que suele ser muy débil, y en consecuencia ofrece un aumento en la dispersión distribuida.

Así, los índices de refracción se pueden alterar y configurar para ofrecer una serie de aplicaciones y mejoras dentro de los sistemas ópticos. Como por ejemplo en los láseres de fibra óptica convencionales, los cuales requieren una cavidad que consiste en espejos en posiciones concretas o anillos de fibra. Sin embargo, los nuevos láseres de cavidad distribuida, también llamados láseres random, se basan en un mecanismo de realimentación aleatoria, generalmente respaldado por retrodispersión, y una ganancia eficiente que se puede lograr de diversas maneras diferentes. 

Rosa Ana trabaja en colaboración con el Grupo de Ingeniería Fotónica de la Universidad de Cantabria, con quien continúa llevando a cabo numerosos estudios tanto teóricos como experimentales sobre las posibles aplicaciones de estos reflectores [1-5].

Gracias a los avances tecnológicos alcanzados en el ámbito de los láseres de femtosegundo, en los últimos años se ha empezado a poder fabricar, de manera relativamente sencilla y rápida, diferentes tipos de reflectores pseudoaleatorios. 

Se ha podido demostrar también que el uso de estas fibras micromecanizadas, ofrece una serie de ventajas en campos de aplicación tan diversos como son la aviación, la energía eólica o los láseres de fibra óptica [3], [5]. Se han demostrado además las prestaciones que estos reflectores poseen en el ámbito de los sensores de fibra óptica [2], siendo capaces de detectar variaciones en la temperatura, el strain e incluso mejorando sus prestaciones al ser fabricados sobre fibras estrechadas (también llamadas tapers) [5]. 

Sin embargo, este campo de investigación es todavía muy reciente y quedan muchos aspectos por investigar. Es por ello que en la actualidad se sigue investigando en su estudio y sobre todo en la búsqueda de configuraciones optimizadas de láseres de fibra óptica que nos permitan fabricar láseres mucho más estables tanto en potencia óptica de salida como en longitud de onda de emisión, con espectros de emisión más estrechos y por supuesto, más potentes.

Además de la investigación, Rosa Ana participa en dos de los comités de SEDOPTICA: Comité de Divulgación, Enseñanza e Historia de la Óptica (CODEHO) y en el Área de Mujer Óptica y Fotónica (SEDOPTICA-MOF).

[1]    R. A. Perez-Herrera, P. Roldán-Varona, L. R. Cobo, J. M. López-Higuera and M. Lopez-Amo, “Single Longitudinal Mode Lasers by Using Artificially Controlled Backscattering Erbium Doped Fibers” IEEE Access, 9, 27428-27433, (2021).

[2] R. A. Perez-Herrera, M. Bravo, D. Leandro, S. Novais, J. Pradas, M. Lopez-Amo “Multiparameter sensor based on a multi-interferometric serial configuration for temperature and strain measurements” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 27(6), (2021).

[3] R. A. Perez-Herrera, P. Roldan-Varona, M. Galarza, et al. “Hybrid Raman-erbium random fiber laser with a half open cavity assisted by artificially controlled backscattering fiber reflectors” Scientific Reports, 11, 9169 (2021).

[4] R. A. Perez-Herrera, M. Bravo, P. Roldan-Varona, et al. “Microdrilled tapers to enhance optical fiber lasers for sensing” Scientific Reports, 11, 20408 (2021).

[5] R. A. Perez-Herrera, D. Pallarés-Aldeiturriaga, A. Júdez, L. Rodriguez Cobo, M. Lopez-Amo, and J. M. Lopez-Higuera, «Optical fiber lasers assisted by microdrilled optical fiber tapers» Optics Letters, 44, 2669-2672 (2019).

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Alba de las Heras

La generación de luz láser de alta frecuencia y el control de sus propiedades ópticas son temas que investiga Alba de las Heras en su tesis doctoral, en el grupo de Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca (ALF USAL). En particular, ella trabaja en el desarrollo de modelos teóricos y computacionales que permiten guiar e interpretar los resultados experimentales.

Su investigación se encuadra en el ámbito de la Óptica no lineal, en estudiar procesos de conversión de láseres intensos de baja frecuencia hacia el régimen del ultravioleta lejano o rayos X. Los pulsos resultantes son interesantes por su duración temporal extremadamente corta, en el orden del ¡attosegundo o trillonésima de segundo!, y porque alcanzan escalas espaciales nanométricas. Con estos destellos de luz tan breves es posible estudiar fenómenos ultrarrápidos de la naturaleza, como el movimiento de los electrones en los átomos. Por otro lado, la dinámica de los electrones involucrados en el proceso deja su huella en el espectro de altas frecuencias. Alba realizó los cálculos computacionales que condujeron al descubrimiento de un nuevo efecto de correlación electrónica en la espectroscopía de armónicos de orden alto [1]. 

En los átomos, hay varios electrones y éstos interaccionan entre ellos, ese trabajo es una prueba de que los efectos multielectrónicos pueden ser significativos en la interacción láser-materia.

Otro aspecto importante de los procesos de conversión es que ofrecen la oportunidad de estructurar la luz de alta frecuencia. El control de la distribución en el espacio de propiedades como la intensidad, la fase o la polarización permite diseñar nuevas formas de luz estructurada. De hecho, ésta es una de las principales líneas de investigación dentro del proyecto ERC ATTOSTRUCTURA en el que Alba está involucrada. Sin embargo, los elementos ópticos convencionales para moldear la luz en el infrarrojo o en el visible no funcionan en el rango del ultravioleta, rayos X o rayos gamma. 

La fenomenología de la óptica no lineal permite controlar las propiedades de la luz de alta frecuencia actuando sobre láseres de baja frecuencia, gracias a que toda la información está codificada en las leyes físicas de conservación.

Utilizando esta estrategia, una colaboración teórico-experimental entre la Universidad de Salamanca, la Universidad Paris-Saclay y Colorado School of Mines ha generado por primera vez estructuras de luz tan complejas como los vórtices ópticos vectoriales en el ultravioleta lejano. Estos haces de luz combinan una estructura de polarización y de fase, es decir, los autores han “enroscado” los estados de luz ultravioleta en una estructura con forma de hélice para construir una especie de “tornado de luz” con múltiples direcciones de vibración. Todo ello compactado en pulsos de luz de attosegundos que pueden servir para explorar medios inhomogéneos o anisótropos con alta resolución temporal. La investigación ha sido publicada en la revista internacional Optica y está firmada por Alba de las Heras y Alok Kumar Pandey como primeros autores [2]. 

Además de la investigación, Alba está involucrada en la divulgación científica en la asociación OSAL Student Chapter, en el Área Joven de SEDOPTICA, en el Área de Mujer Óptica y Fotónica de SEDOPTICA, y en el Comité de Óptica Cuántica y Óptica No Lineal de SEDOPTICA y de la RSEF.

[1] A. de las Heras, C. Hernández-García, and L. Plaja. “Spectral signature of back reaction in correlated electron dynamics in intense electromagnetic fields”, Physical Review Research, 2, 033047 (2020).

[2] A. de las Heras, A. K. Pandey, J. San Román, J. Serrano, E. Baynard, G. Dovillaire, M. Pittman, C. Durfee, L. Plaja, S. Kazamias, O. Guilbaud, and C. Hernández-García. “Extreme-Ultraviolet Vector-Vortex Beams from High Harmonic Generation”, Optica, 9, 71-79 (2022) .

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