Premio Nobel a la luz más brillante

SANTIAGO OLAIZOLADirector del grupo de Fabricación aditiva y laser de Ceit-IK4

Muchas veces es complicado explicar cuál ha sido la aportación de un premio Nobel de física para merecerlo, ya que suele tratarse de temas altamente científicos donde las técnicas experimentales y los conceptos utilizados escapan a la aprehensión del ciudadano. Tal es el caso de los premios Nobel de física de 2018, compartido por Gérard Mourou, Donna Strickland y Arthur Ashkin. Los dos primeros han sido premiados por su trabajo conjunto en nuevas técnicas de amplificación óptica. En estas líneas me gustaría poder subrayar la importancia e impacto de su trabajo científico-técnico.

Antes de su trabajo, la potencia máxima de un pulso láser estaba limitada por la potencia que podía resistir un medio sin sufrir daño en un área determinada. Esto presentaba una fuerte limitación a la hora de utilizar láseres, especialmente los llamados láseres de pulsos ultracortos, láseres con duración de pulsos menores de 1ps. El problema era el siguiente: para conseguir pulsos ultracortos útiles para ciertas aplicaciones era necesario aumentar la energía del pulso. Por ser un pulso de corta duración temporal, ello implicaba muy altas potencias instantáneas que producían un daño en el propio láser. De esta manera, la potencia de los pulsos parecía estar tecnológicamente muy limitada.

Mourou y Strickland propusieron una solución novedosa a final de la década de los 80. Esta solución era conceptualmente sencilla pero difícil de implementar. Primero 'estiraban' la duración del pulso por encima de las decenas de picosegundos, para a continuación amplificar el pulso por debajo de la potencia del umbral de daño. Finalmente, el pulso se 'comprima' a su duración original alcanzado potencias instantáneas enormes, órdenes de magnitud superiores al umbral de daño del material amplificador, pero en el aire (o el vacío, según el caso), donde se podía sostener esa gran potencia. Se había conseguido multiplicar drásticamente la potencia de salida del láser. A esta técnica se le ha denominado por sus siglas inglesas CPA (Chirped Pulse Amplification).

Si bien pudiera parecer que el impacto de la técnica CPA es socialmente limitado, nada está más lejos de la realidad. La técnica de amplificación ha posibilitado el desarrollo de múltiples aplicaciones entre las que citaré dos de mis favoritas: la cirugía ocular láser y su aplicación a fabricación avanzada. En el primer caso, está técnica ha dado a cirugías más precisas y menos dañinas para el tejido ocular. En su aplicación a la fabricación avanzada, ha posibilitado la fabricación (micromecanizado) de piezas muy pequeñas o de muy alta precisión, y la fabricación de topologías superficiales muy precisas que pueden, por ejemplo, producir mejores implantes, baterías más eficientes y procesos productivos más controlables y versátiles.