Descripción general deláseres pulsados
La forma más directa de generarláserPara generar pulsos, se añade un modulador al láser continuo. Este método permite obtener pulsos de picosegundos ultrarrápidos, aunque sencillos, pero desperdician energía lumínica y la potencia pico no puede superar la potencia de la luz continua. Por lo tanto, una forma más eficiente de generar pulsos láser es modular la cavidad láser, almacenando energía durante los periodos de apagado del tren de pulsos y liberándola durante los periodos de encendido. Las cuatro técnicas comunes para generar pulsos mediante la modulación de la cavidad láser son la conmutación de ganancia, la conmutación Q (o conmutación de pérdidas), el vaciado de la cavidad y el bloqueo de modos.
El interruptor de ganancia genera pulsos cortos modulando la potencia de bombeo. Por ejemplo, los láseres semiconductores con conmutación de ganancia pueden generar pulsos de entre unos pocos nanosegundos y cien picosegundos mediante modulación de corriente. Si bien la energía del pulso es baja, este método es muy flexible, ya que permite ajustar la frecuencia de repetición y el ancho del pulso. En 2018, investigadores de la Universidad de Tokio presentaron un láser semiconductor de femtosegundos con conmutación de ganancia, lo que representó un avance significativo en un obstáculo técnico que había persistido durante 40 años.
Los pulsos de nanosegundos intensos se generan generalmente mediante láseres con conmutación Q, que emiten en varios recorridos dentro de la cavidad, y 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 bloqueo de modos. 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 frecuencia de resonancia 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 ellas 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 con conmutación Qpara obtener pulsos más cortos y láseres de modo bloqueado para aumentar la energía del pulso con una frecuencia de repetición más baja.
Pulsos en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia
La forma lineal del pulso con el tiempo es generalmente relativamente simple y puede expresarse mediante funciones gaussianas y sech². El tiempo de pulso (también conocido como ancho de pulso) se expresa más comúnmente mediante el valor de ancho a media altura (FWHM), es decir, el ancho a través del cual la potencia óptica es al menos la mitad de la potencia pico; el láser conmutado Q genera pulsos cortos de nanosegundos a través de
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. Si bien los pulsos de nanosegundos o más largos apenas cambian su ancho a medida que viajan, incluso a largas distancias, los pulsos ultracortos pueden verse afectados por una variedad de factores:
La dispersión puede provocar un ensanchamiento considerable 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 modulación de frecuencia se acorta cuando el espectro se estrecha.
Fecha de publicación: 5 de febrero de 2024