Caracterización completa de los pulsos NIR de 10 fs mediante una medición de escaneo de dispersión. De este modo, primero se varía (chirrido) la fase espectral de los pulsos insertando vidrio con un grosor que aumenta gradualmente en el haz. Luego, en un cristal delgado no lineal, se genera el segundo armónico de los pulsos chirridos y su espectro se registra en la serie de diferentes inserciones de vidrio. De esta manera, se registra una traza bidimensional (que se muestra en el panel superior izquierdo) de la cual se puede extraer la información de fase faltante utilizando un algoritmo numérico iterativo. La traza simulada proporcionada por el algoritmo de recuperación de fase se muestra en el panel superior derecho mostrando una sorprendente similitud con la traza medida. El espectro medido del pulso junto con la fase recuperada se muestran en el panel inferior izquierdo, mientras que su transformada de Fourier que da la forma de pulso (curva roja) se muestra en la parte inferior derecha. La curva negra en este panel corresponde al pulso más corto posible para el espectro medido. Crédito:MBI
Un equipo dirigido por investigadores del Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI), Laser-Laboratorium Göttingen (LLG) y Active Fiber Systems (AFS) ha generado pulsos de 3 ciclos de varios milijulios a un nivel de potencia promedio de 318 W. Estos resultados marcan un hito significativo en la tecnología láser de pocos ciclos allanando el camino hacia aplicaciones industriales. El informe apareció en Optica como un memorando.
Los pulsos de luz extremadamente cortos que contienen solo unas pocas oscilaciones del campo electromagnético se encuentran entre los eventos más rápidos jamás realizados por la humanidad. Aunque los primeros pulsos de pocos ciclos se produjeron hace unos 30 años, solo se pueden utilizar en ciencia de vanguardia, p. ej. para estudios de resolución temporal o generación de pulsos de attosegundos. Para encontrar su camino hacia las aplicaciones industriales, es necesario abordar una serie de desafíos importantes, como operación llave en mano, y energía y aumento de potencia de las fuentes de pocos ciclos.
El MBI, Los científicos de LLG y AFS siguieron un enfoque novedoso al comprimir directamente pulsos largos de 300 fs de un dispositivo de alta energía, sistema láser de alta potencia a la duración de pocos ciclos. Esto requiere una compresión de 30 veces, que solo recientemente se ha vuelto factible mediante la introducción de la tecnología de fibra hueca flexible estirada, que ofrece escalabilidad de longitud sin restricciones. En el estudio, se utilizó como fuente de luz un láser de fibra multicanal combinado coherentemente que entrega pulsos de hasta 10 mJ a una potencia promedio de hasta 1 kilovatio. Este sistema se encuentra actualmente en desarrollo en AFS para la principal instalación láser europea ELI ALPS en Szeged, Hungría. En la compresión del pulso, Se utilizó una fibra hueca flexible estirada de 6 metros de largo que fue desarrollada conjuntamente por MBI y LLG. A medida que los pulsos se propagan a través del gas argón que se llena en la guía de ondas hueca, se produce una interacción no lineal llamada modulación de fase propia entre la luz intensa y los átomos de gas, lo que hace que el espectro se amplíe. Los pulsos con espectro sustancialmente ampliado se pueden comprimir a una duración más corta compensando su fase espectral con un conjunto de espejos chirridos. De esta manera, el equipo logró generar multi-mJ, Pulsos de 10 fs a una tasa de repetición de 100 kHz a una potencia media de 318 W, que es la potencia media más alta jamás alcanzada por un láser de pocos ciclos.
Este logro muestra que el uso de láseres de grado industrial de alta potencia con tecnología de fibra de núcleo hueco flexible estirado puede llevarse al régimen de pocos ciclos. Esto abre nuevas posibilidades para aplicaciones industriales, como el procesamiento de materiales altamente paralelizado.
