Nueva propuesta para la obtención de pulsos láser ultra-cortos, mediante la auto-compresión en fibra hueca, utilizando modos altos

Resumen

En el presente trabajo de tesis doctoral, que está en el contexto de post-compresión en fibra hueca, presentamos un método nuevo para lograr pulsos ultracortos. Este nuevo método consiste en la utilización de modos altos de la fibra hueca que está rellena de gas. Hasta la fecha, la literatura existente no considera esta alternativa. Para el estudio de esta propuesta, primero fueron identificados los modos altos que presentan las menores pérdidas energéticas para longitud de onda de láser utilizado (800 nm), para una selección de gases, tanto atómicos, como moleculares. El siguiente paso fue implementar un modelo numérico bidimensional, que toma en cuenta la dinámica espacial del pulso que es insertado en la fibra hueca, a diferencia de trabajos previos que solo toman en cuenta la coordenada longitudinal de propagación y el tiempo. Proponemos, para poder comparar las bondades de la auto-compresión entre diferentes gases y modos, un factor de calidad que compará parámetros medidos con los ideales (limite de Fourier). Los resultados obtenidos con las simulaciones numéricas demostraron la existencia de una transferencia energética entre modos durante la propagación, que tiene carácter oscilatorio. También, se vió que los modos altos se alejan temporalmente entre ellos, fenómeno que es denominado "walk-off". De igual forma, se observó que la compresión del pulso tiene carácter solitónico y tiene una dinámica multimodal. La dinámica que encierra el proceso de auto-compresión esta relacionada con los modos altos menosenergéticos, los que quedan atrapados por el modo principal y colaboran con el proceso de compresión, formando lo que hemos denominado "solitón espacio-temporalmente vestido". La formación del solitón esta ligado a la formación de ondas dispersivas (Dispersive Wave, DW ) en la región del ultravioleta, sin embargo, pudimos observar la formación de DW en la región del infrarrojo medio, que podría ser de enorme utilidad en trabajos futuros. Para la confirmación de los resultados teóricos, fueron realizadas medidas experimentales, tanto espacio-espectrales como temporales (utilizando la técnica d-scan) que corroboraron los resultados numéricos. Nos hemos centramos en el estudio de la dinámica de la transferencia de energía desde el modo espacial fundamental a los modos superiores cuando la luz se propaga en un régimen de muy alta no linealidad. Los resultados muestran que el haz adquiere una estructura que índica la generación de órdenes superiores durante la propagación.