Gracias a un proceso denominado «generación de armónicos de orden alto», durante los últimos años se ha logrado un avance significativo en la generación de pulsos de rayos X ultracortos, con una duración de unos pocos attosegundos (equivalente a dividir un segundo en 1.000.000.000.000.000.000 partes). Esta duración tan extremadamente corta es comparable al tiempo que tardan los electrones en transferirse entre átomos, lo que convierte a estos pulsos en herramientas excepcionales para explorar fenómenos físicos de gran rapidez.

El montaje experimental requerido y las características deseadas de los pulsos de luz varían según su aplicación. Aunque es posible simular este proceso para comprenderlo y predecir su comportamiento en diferentes circunstancias, realizar estos cálculos requiere un tiempo altísimo incluso en los superordenadores más potentes del mundo. Por ello, es común recurrir a aproximaciones que proporcionan resultados aceptables, aunque mejorables.

Sin embargo, esto puede solucionarse con inteligencia, específicamente con Inteligencia Artificial (IA). Un estudio reciente llevado a cabo por el Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica (ALF) ha demostrado que es posible utilizar redes neuronales artificiales para acelerar estas simulaciones y obtener resultados casi inmediatos con un nivel de precisión que no se había conseguido hasta el momento.

La generación de pulsos de luz ultracortos y con una buena estructura espacial es la piedra filosofal de la física de pulsos ultrarrápidos. Estos pulsos permiten estudiar y modificar las propiedades de la materia a escalas temporales inalcanzables por otros procedimientos.

En las últimas décadas se han hecho grandes avances en la generación de pulsos ultracortos de alta calidad. Las técnicas de post-compresión, aquellas destinadas a generar este tipo de pulsos, consisten en ensanchar el espectro de un pulso durante su propagación gracias a efectos no lineales y posteriormente corregir su fase para conseguir el pulso temporal más corto posible. La técnica de post-compresión más empleada en la actualidad es la basada en la propagación no lineal de un pulso por una fibra hueca rellena de gas. Sin embargo, en la última década, con el auge de nuevos láseres, como el láser de Yb, han ganado relevancia otros métodos de post-compresión que no tengan que lidiar con las restricciones que presentan las fibras huecas. Una de estas nuevas técnicas de post-compresión consiste en la propagación no lineal en celdas multipaso.

Estas celdas multipaso son cavidades formadas por dos espejos esféricos en las que el haz láser se introduce en ella desviado del eje de la cavidad, de tal manera que el haz se refleja múltiples veces formando un hiperboloide antes de salir de la celda. Una de las ventajas de estas cavidades es que podemos introducir en ellas un medio no lineal por el que el haz de luz se propaga de forma no lineal durante las sucesivas pasadas.

En este ámbito, hemos explorado teóricamente una región de post-compresión en celdas multipaso que permita generar espectros anchos y con perfil suave para evitar que el pulso una vez comprimido presente demasiada estructura (pre-pulsos o post-pulsos). Para ello, nos hemos apoyado en un régimen particular explorado ya en los años 80 conocido como régimen con chirp espectral acentuado (enhanced frequency chirp regime en inglés) y lo hemos adaptado a las celdas multipaso. En este régimen, los efectos no lineales y la dispersión van de la mano para ensanchar el espectro manteniendo una estructura suave que es compatible con un perfil temporal muy limpio. Hemos optimizado los parámetros de esta región para el caso de una cavidad multipaso rellena de argón obteniendo pulsos cuyo límite de Fourier se comprime más de 10 veces con respecto a la duración del pulso inicial, pero sobre todo manteniendo una estructura extremadamente limpia, lo que lo hace muy útil para diversas aplicaciones.