Descripción general deláseres pulsados
La forma más directa de generarláserUna técnica para generar pulsos consiste en añadir un modulador a la parte externa del láser continuo. Este método, aunque sencillo, permite producir pulsos de picosegundos, pero desperdicia energía lumínica y su potencia máxima no puede superar la potencia del láser continuo. Por lo tanto, una forma más eficiente de generar pulsos láser es modular la cavidad láser, almacenando energía durante los intervalos de apagado del tren de pulsos y liberándola durante los de encendido. Las cuatro técnicas comunes para generar pulsos mediante modulación de la cavidad láser son la conmutación de ganancia, la conmutación Q (o conmutación por pérdidas), el vaciado de la cavidad y el bloqueo de modo.
El interruptor de ganancia genera pulsos cortos modulando la potencia de bombeo. Por ejemplo, los láseres semiconductores conmutados por ganancia pueden generar pulsos desde unos pocos nanosegundos hasta cientos de picosegundos mediante la modulación de corriente. Si bien la energía del pulso es baja, este método es muy flexible, permitiendo, por ejemplo, ajustar la frecuencia de repetición y el ancho de pulso. En 2018, investigadores de la Universidad de Tokio presentaron un láser semiconductor conmutado por ganancia de femtosegundos, lo que representó un avance crucial que superó un obstáculo técnico de 40 años.
Los pulsos intensos de nanosegundos generalmente se generan mediante láseres conmutados por Q, que emiten pulsos en varias vueltas dentro de la cavidad. La energía del pulso oscila entre varios milijulios y varios julios, dependiendo del tamaño del sistema. Los pulsos de picosegundos y femtosegundos de energía media (generalmente inferior a 1 μJ) se generan principalmente mediante láseres de modo bloqueado. En el resonador láser hay uno o más pulsos ultracortos que se repiten continuamente. Cada pulso intracavitario transmite un pulso a través del espejo de acoplamiento de salida, y la refrecuencia suele estar entre 10 MHz y 100 GHz. La figura siguiente muestra un solitón disipativo de femtosegundos con dispersión totalmente normal (ANDi).dispositivo láser de fibraLa mayoría de los cuales se pueden construir utilizando componentes estándar de Thorlabs (fibra, lente, montura y mesa de desplazamiento).
La técnica de vaciado de cavidades se puede utilizar paraLáseres conmutados por Qpara obtener pulsos más cortos y láseres de modo bloqueado para aumentar la energía del pulso con una frecuencia de realimentación menor.
pulsos en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia
La forma lineal del pulso en función del tiempo suele ser relativamente simple y puede expresarse mediante funciones gaussianas y sech². La duración del pulso (también conocida como ancho de pulso) se expresa comúnmente mediante el valor del ancho a media altura (FWHM), es decir, el ancho en el que la potencia óptica es al menos la mitad de la potencia máxima; el láser conmutado Q genera pulsos cortos de nanosegundos mediante
Los láseres de modo bloqueado producen pulsos ultracortos (USP) del orden de decenas de picosegundos a femtosegundos. La electrónica de alta velocidad solo puede medir hasta decenas de picosegundos, y los pulsos más cortos solo pueden medirse con tecnologías puramente ópticas como autocorreladores, FROG y SPIDER. Mientras que los pulsos de nanosegundos o más largos apenas varían su duración al propagarse, incluso a grandes distancias, los pulsos ultracortos pueden verse afectados por diversos factores.
La dispersión puede provocar un gran ensanchamiento del pulso, pero este puede recomprimirse con la dispersión opuesta. El siguiente diagrama muestra cómo el compresor de pulsos de femtosegundos de Thorlabs compensa la dispersión del microscopio.
La no linealidad generalmente no afecta directamente el ancho de pulso, pero sí amplía el ancho de banda, lo que hace que el pulso sea más susceptible a la dispersión durante la propagación. Cualquier tipo de fibra, incluidos otros medios de ganancia con ancho de banda limitado, puede afectar la forma del ancho de banda o del pulso ultracorto, y una disminución del ancho de banda puede provocar un ensanchamiento temporal. También existen casos en los que el ancho de pulso de un pulso con fuerte chirrido se reduce cuando el espectro se estrecha.
Fecha de publicación: 5 de febrero de 2024