petahercio

Un petahercio (PHz) representa 1015 hercios, o mil billones de ciclos por segundo. Esta banda de frecuencia se encuentra en el ámbito de la luz visible y ultravioleta, donde la radiación electromagnética se comporta más como ondas que como señales de radio. La mayoría de los metrólogos nunca necesitan hablar de petahercios en el trabajo diario, pero el término es importante al calibrar instrumentos ópticos, discutir longitudes de onda láser o especificar sensores que deben resolver detalles espectrales muy finos.

El espectro visible abarca aproximadamente de 430 a 770 terahercios (THz), por lo que la luz roja se sitúa alrededor de 430 PHz y la violeta alrededor de 770 PHz cuando se expresa en frecuencia en lugar de longitud de onda. Al pasar al ultravioleta, las frecuencias ascienden al rango de los petahercios bajos. En estas escalas, la longitud de onda se convierte en la unidad más práctica, ya que una onda de petahercios tiene una longitud de onda de aproximadamente 200 nanómetros en el vacío. Especificar la óptica por frecuencia en lugar de longitud de onda es raro, excepto en trabajos teóricos o cuando se trata de láseres estabilizados en frecuencia.

Donde los petahercios importan en la práctica

Los peines de frecuencia óptica, que se han vuelto fundamentales para la espectroscopia de precisión y la cronometría, operan en escalas de petahercios. Un peine de frecuencia genera una cuadrícula de líneas ópticas nítidas espaciadas por un intervalo conocido (a menudo unos pocos gigahercios de diferencia), lo que permite a los investigadores medir frecuencias ópticas desconocidas con una precisión sin precedentes. Estos instrumentos anclan los relojes atómicos modernos y permiten la medición absoluta de frecuencias ópticas sin depender de un estándar de longitud de onda mecánico.

El trabajo de estabilización láser implica rutinariamente bloquear la frecuencia de un láser a una cavidad óptica o una transición atómica. La precisión exigida requiere describir la frecuencia del láser y su estabilidad en términos absolutos, que es donde la notación de petahercios aparece en las especificaciones técnicas. Un láser de helio-neón, por ejemplo, emite alrededor de 474 PHz; un láser de fibra dopada con erbio utilizado en telecomunicaciones se sitúa cerca de 375 PHz. Cuando un laboratorio de metrología debe certificar que un láser mantiene su frecuencia dentro de partes por billón, el petahercio es la unidad natural para esa especificación.

El sistema de prefijos de hercios asciende desde kilohercios (radio), pasando por megahercios (microondas), gigahercios (onda milimétrica), terahercios (espectroscopia emergente) y hasta petahercios (óptica). Por debajo de los petahercios se encuentran los exahercios y los zetahercios, pero esos regímenes son en gran medida teóricos por ahora. El salto de la radio a la óptica es pronunciado: una señal de petahercios no puede generarse ni detectarse directamente utilizando circuitos electrónicos; en cambio, la detección óptica se basa en fotodiodos, espectrómetros y métodos interferométricos que detectan el propio campo de luz en lugar de contar sus oscilaciones.