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Solitones disipativos para láseres de fibra con modo bloqueado

EL concepto de solitones disipativos proporcionó a un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea un marco excelente para comprender la compleja dinámica de los láseres de fibra con modo bloqueado. Los hallazgos promovieron diseños de láser innovadores basados en nanotubos de carbono.
Solitones disipativos para láseres de fibra con modo bloqueado
Disponer de pulsos de láser ultracortos y de alta energía con distintas longitudes de onda es necesario para una amplia variedad de aplicaciones científicas e industriales. Los láseres de fibra ofrecen ventajas como la compacidad y la robustez y son candidatos atractivos para generar pulsos de láser ultracortos.

No obstante, hasta la fecha los láseres de fibra iban por detrás de sus equivalentes en estado sólido en cuanto se refiere a la potencia y la duración de los pulsos. Con el fin de mejorar el rendimiento de los láseres de fibra, se han propuesto distintos mecanismos de bloqueo de modo, incluidos los solitones gestionados por dispersión, los similaritones y los solitones disipativos.

Un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea estudió el uso del bloqueo de modo mediante solitones disipativos. En el marco del proyecto DISCANT (High-energy dissipative soliton dispersion-managed fibre laser based on carbon nanotubes), buscaron formas de aprovechar este mecanismo garantizando un buen equilibrio entre la no linealidad y la dispersión, pero también entre ganancia y pérdidas.

Después de analizar numéricamente la dinámica de los pulsos intracavidad, los investigadores propusieron utilizar nanotubos de carbono con una sola pared (SWNT). La combinación de SWNT de distintos diámetros y quiralidades puede permitir desarrollar láseres de fibra con modo bloqueado que se puedan sintonizar en una amplia gama de longitudes de onda.

Los SWNT presentan no linealidad óptica, un tiempo de relajación de portadores corto y un umbral elevado frente a daños. Incluso para la desintonización de una longitud de onda en unos cientos de nanómetros, se observa una absorción óptica saturable notable. Estas características suponen grandes posibilidades para obtener láseres sintonizables de banda ancha.

Los investigadores prestaron atención especial a los solitones disipativos en un láser totalmente a base de fibra dopada con iterbio con un bloqueador de modo basado en SWNT. Con una dispersión óptima en la cavidad, el oscilador podría generar pulsos de 8,4 picosegundos. Mediante la compresión adicional fuera de la cavidad, se obtuvieron pulsos de tan solo 118 femtosegundos.

El uso experimental confirmó la validez de la propuesta inicial. Los resultados del proyecto DISCANT desarrollaron nuestros conocimientos sobre los láseres de fibra con modo bloqueado y, además, se ha avanzado de forma importante para lograr pulsos de láser ultracortos de alta energía que son importantes para una amplia gama de aplicaciones.

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Palabras clave

Solitones disipativos, bloqueo de modo, láseres de fibra, nanotubos de carbono, pulsos de láser ultracortos, DISCANT
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