Esquema conceptual del diseño de cavidades gestionadas por dispersión. Crédito:Tecin et al., doi 10.1117 / 1.AP.2.5.056005
En las últimas decádas, sólo se han considerado modos temporales para láseres de fibra de modo bloqueado que utilizan fibras monomodo. Los láseres de fibra monomodo de modo bloqueado ofrecen ventajas debido a su dopaje de alta ganancia, modo intrínsecamente único espacial, y configuraciones compactas. Sin embargo, en términos de niveles de potencia, Los láseres de fibra de modo bloqueado sufren una alta no linealidad, que es introducido por el tamaño pequeño del núcleo de las fibras monomodo. Investigadores de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza (EPFL) desarrolló recientemente un nuevo enfoque para generar alta energía, pulsos ultracortos con calidad de haz monomodo:limpieza de haz no lineal en una cavidad láser multimodo.
Bloqueo de modo espacio-temporal
El enfoque tradicional para superar el problema del nivel de potencia es primero generar pulsos ultracortos de baja potencia (los llamados osciladores láser), seguido de una cascada de amplificadores para aumentar los niveles de potencia. Pero la amplificación externa aumenta el costo y la complejidad.
Recientemente, fibras multimodo, particularmente fibras multimodo de índice graduado, han llamado la atención debido a su baja dispersión modal y al autoenfoque periódico de la luz interior. Limpieza de haz espacial, conversión de longitud de onda, y el bloqueo de modo espacio-temporal se ha demostrado con fibras multimodo de índice gradual.
El bloqueo de modo espacio-temporal es un enfoque más nuevo para generar pulsos ultracortos. Crea un equilibrio entre los efectos espaciales y temporales dentro de una cavidad láser multimodo, que admite múltiples caminos para guiar la luz. El gran diámetro del núcleo multimodo de la fibra disminuye la no linealidad de la cavidad y permite que el sistema alcance altas energías de pulso sin amplificación externa. Sin embargo, debido a su naturaleza multimodo, Los láseres de alta potencia con bloqueo de modo espacio-temporal adolecen de un haz de salida de baja calidad.
Esquema de las mediciones de la cavidad láser y el perfil del haz. (a) QWP, placa de cuarto de onda; HWP, placa de media onda; PBS, divisor de haz polarizador; YO ASI, aislador; SF, filtro espacial. (b) Evolución del perfil del haz de salida de campo cercano para disminuir la pérdida de cavidad desde la onda continua hasta la operación de modo bloqueado para una energía de pulso de salida de 8 nJ. Crédito:Tecin et al., doi 10.1117 / 1.AP.2.5.056005.
Calidad de haz de modo único mediante limpieza de haz no lineal
Los investigadores de EPFL demostraron la limpieza de haz no lineal en una cavidad láser multimodo, una primera demostración que permite la generación de alta energía, pulsos ultracortos con calidad de haz monomodo. Su informe, publicado en la revisión por pares, diario de acceso abierto Fotónica avanzada , muestra que las propiedades de pulso temporal intracavidad diseñadas permiten que una ruta genere un haz de alta calidad cuando se logra el bloqueo de modo.
Su diseño permite la generación de pulsos de menos de 100 femtosegundos con alta energía de pulso (> 20 nJ) y calidad de haz de valor M2 (menos de 1,13 sin amplificación externa) en una forma compacta y de bajo costo. El equipo investigó la compleja dinámica de la cavidad mediante simulaciones de resolución de modo y confirmó la limpieza del haz no lineal numérica y experimentalmente.
El autor principal, Ugur Tegin, señala que el trabajo de su equipo presenta una nueva forma de aprovechar y controlar la dinámica espacio-temporal no lineal para la generación de pulsos ultracortos. Los resultados de esta investigación muestran que una buena calidad de haz, alta energía de pulso, y la duración del pulso de menos de 100 fs de un láser de fibra se puede construir con componentes estándar y disponibles comercialmente. El método informado se puede extender a fibras con un tamaño de núcleo más grande para una mayor escala de potencia mientras se conserva la calidad del haz de pulsos de menos de 100 fs.
