Laura Rego. Reseña

Los pulsos láser ultracortos son una herramienta única para explorar las dinámicas más rápidas de la materia. Los pulsos más cortos obtenidos hasta la fecha se producen a partir del fenómeno no lineal de conversión de frecuencias de generación de armónicos de orden alto (HHG). Este fenómeno tiene lugar cuando un láser intenso (normalmente infrarrojo) se focaliza sobre un objetivo (generalmente un gas) y la interacción altamente no lineal entre el láser y el objetivo resulta en la emisión de pulsos con duraciones de attosegundo y frecuencias en el rango del ultravioleta extremo. 

Laura Rego

Estos pulsos de attosegundo pueden exhibir una propiedad muy interesante, el momento angular, que presenta dos formas diferentes, el momento angular de espín (SAM) y el momento angular orbital (OAM).

Durante su tesis doctoral en el Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca, Laura trabajó en el desarrollo de esquemas para la creación de armónicos de orden alto y pulsos de attosegundo con nuevas propiedades de momento angular, realizando simulaciones computacionales y cálculos teóricos. 

Estos nuevos pulsos láser se obtienen seleccionando apropiadamente las características de los haces incidentes que dan lugar al fenómeno de HHG. En primer lugar, han demostrado que combinando varios vórtices infrarrojos incidentes se puede controlar el OAM de los armónicos [1] y además es posible generar, por primera vez, haces de luz con OAM variable en el tiempo, una propiedad que denominaron el auto-torque de la luz [2]. 

Además, el OAM puede servir como instrumento para manipular otras propiedades de los pulsos de attosegundo, como su polarización (o sea, su SAM) y su contenido espectral. Por un lado, han elaborado esquemas para el control de la polarización de los pulsos de attosegundo [3], así como para la manipulación de la evolución de la elipticidad pulso a pulso [4], basados en el llamado “campo bi-circular con OAM”. Por otro lado, empleando dos vórtices como pulsos incidentes, han obtenido peines de frecuencias de armónicos de orden alto con un espaciado entre líneas espectrales sintonizable [5]. Estos pulsos, en la mayoría de los casos, han sido también creados y caracterizados experimentalmente por sus colaboradores del grupo Kapteyn-Murnane en JILA, en la Universidad de Colorado (EE. UU.).

Actualmente, Laura se encuentra iniciando su etapa postdoctoral. Trabaja con investigadores del Imperial College de Londres en el ámbito de la quiralidad ultrarrápida, una disciplina emergente que está llevando las ideas de la ciencia de attosegundos a la materia quiral. 

Su investigación actual consiste en la aplicación de los pulsos láser ultracortos y con propiedades de momento angular al estudio de las moléculas quirales

Las moléculas quirales son aquellas que no son superponibles con su imagen especular. Las versiones opuestas (reflejadas en un espejo) de una molécula quiral se denominan enantiómeros y tienen propiedades físicas y químicas idénticas a menos que interactúen con otro objeto quiral, como la luz con polarización elíptica o circular. Por ello, los pulsos laser con momento angular y los fenómenos no lineales como la generación de armónicos de orden alto pueden ser elementos clave para el desarrollo de técnicas que permitan estudiar la quiralidad de las moléculas y, además, de manera ultrarrápida.

[1] L. Rego, J. S. Román, A. Picón, L. Plaja, and C. Hernández-García, “Nonperturbative twist in the generation of extreme-ultraviolet vortex beams”, Physical Review Letters, 117, 163202 (2016). 

[2] L. Rego, K. M. Dorney, N. J. Brooks, Q. L. D. Nguyen, C.-T. Liao, J. S. Román, D. E. Couch, A. Liu, E. Pisanty, M. Lewenstein, L. Plaja, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and C. Hernández-García, “Generation of extreme-ultraviolet beams with time-varying orbital angular momentum”, Science, 364, eaaw9486 (2019).

[3] K. M. Dorney, L. Rego, N. J. Brooks, J. S. Román, C.-T. Liao, J. L. Ellis, D. Zusin, C. Gentry, Q. L. Nguyen, J. M. Shaw, A. Picón, L. Plaja, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and C. Hernández-García, “Controlling the polarization and vortex charge of attosecond high-harmonic beams via simultaneous spin–orbit momentum conservation”, Nature Photonics, 13, 123–130 (2019). 

[4] L. Rego, J. S. Román, L. Plaja, and C. Hernández-García, “Trains of attosecond pulses structured with time-ordered polarization states”, Optics Letters, 45, 5636 (2020).

[5] L. Rego, N. J. Brooks, Q. L. D. Nguyen, J. S. Román, I. Binnie, L. Plaja, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and C. Hernández-García, “Necklace-structured high harmonic generation for low-divergence, soft X-ray harmonic combs with tunable line spacing”, Science Advances, 8, eabj7380 (2022).

Volver al repositorio

Anuncio publicitario