Tesis doctoral de Jaime Cascante Vindas
Cuando un pulso láser suficientemente intenso se propaga por un material transparente, la naturaleza no lineal del material se pone de manifiesto y es posible la generación de un conjunto de fenómenos no lineales que modifican las características temporales y espectrales del mismo. en concreto, si se dan las condiciones adecuadas, es posible que el pulso sufra un ensanchamiento espectral importante. Este fenómeno se conoce como generación de supercontinuo y ha sido estudiado desde los años 60 en diversos materiales no lineales debido a sus aplicaciones en medicina, biología, química, ingeniería y física. los primeros materiales transparentes utilizados para generar supercontinuo fueron cristales sólidos y algunos medios líquidos, sin embargo, se necesitaba mucha energía para producir ensanchamientos espectrales de tan sólo algunos nm. Con el nacimiento de las fibras ópticas en los años 70 esa limitación quedó resuelta. Las fibras ópticas permiten confinar el pulso láser en un área muy pequeña y transmitirlo en longitudes que pueden ser incluso de varios km, logrando así que las interacciones no lineales sean más eficientes con energías más bajas. Además, algunas de sus propiedades ópticas, como por ejemplo la dispersión cromática, pueden manipularse para así incentivar la formación de algunos fenómenos no lineales. La investigación en este tema experimentó un impulso importante a partir de la fabricación, en los años 90, de un nuevo tipo de fibra óptica denominada fibra microestructurada. En estas fibras, el núcleo está rodeado por una microestructura formada por una distribución periódica de inclusiones de índice de refracción diferente al del material matriz. Esta nueva tecnología ha permitido obtener fibras con características de guiado imposibles de alcanzar con las fibras convencionales y que se han manifestado como excelentes medios para la generación de efectos no lineales en general, y más en particular, para la generación de supercontinuo. en paralelo al uso de las fibras ópticas convencionales como medios no lineales, se desarrolló una técnica de procesado que permite transformar trozos cortos de fibra en dispositivos estrechados (tapers), los cuales permiten obtener generaciones de supercontinuo muy anchas con cantidades de energía mucho más bajas. Sin embargo, los tapers fabricados a partir de fibras convencionales presentan varios problemas, como el haz inyectado es guiado por toda la zona estrechada y no sólo por lo que antes era el núcleo, las reducciones aplicadas provocaban que el dispositivo sea muy frágil y demasiado sensible a perturbaciones externas. Este problema se resolvió al aplicar esta técnica de procesado a las fibras microestructuradas, pues, en este caso, el haz inyectado es guiado por el núcleo, y la microestructura que rodea a éste ofrece un soporte mecánico y un aislamiento efectivo del núcleo contra perturbaciones externas. el objetivo principal de esta tesis fue estudiar la generación de supercontinuo, con bombeos cuasicontinuos de 532 nm y 1064 nm, en fibras microestructuradas y dispositivos fabricados a partir de fibras microestructuradas. Se estudió la generación de supercontinuo en una variedad de fibras microestructuradas de sílice, de sílice con el núcleo dopado con geo2 y de sílice con el núcleo dopado con er2o3. También se estudió la generación de supercontinuo en tapers fabricados a partir de algunas de estas fibras. El trabajo efectuado es completamente experimental y su enfoque estuvo centrado, por una parte, en estudiar los mecanismos no lineales que dan lugar a este fenómeno y, por otra parte, en obtener generaciones de supercontinuo intensas y espectralmente anchas con elementos que fueran comercialmente viables. como mecanismo de bombeo se investigaron fuentes láser cuasicontinuas, tanto de estado sólido como de fibra óptica. Por una parte, los láseres cuasicontinuos, que emiten pulsos de duración del orden del ns, son mucho más baratos y robustos que los láseres que emiten pulsos cortos de fs y, por otra parte, proporcionan pulsos con potencias de pico mucho más elevadas que las fuentes láser continuas. Adicionalmente, no sólo se implementó el típico esquema de generación en el que el haz de un láser se inyecta directamente en el medio no lineal, también se estudió un esquema más innovador (denominado intracavidad) en el que el elemento no lineal se colocó dentro de la cavidad de un láser de fibra, para así aprovechar la gran cantidad de energía que se encuentra disponible.
Datos académicos de la tesis doctoral «Generacion de supercontinuo en fibras microestructuradas con bombeos cuasicontinuos«
- Título de la tesis: Generacion de supercontinuo en fibras microestructuradas con bombeos cuasicontinuos
- Autor: Jaime Cascante Vindas
- Universidad: Universitat de valéncia (estudi general)
- Fecha de lectura de la tesis: 23/04/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Antonio Diez Cremades
- Tribunal
- Presidente del tribunal: alfredo Segura García del río
- martina Delgado pinar (vocal)
- Francisco Villuendas yuste (vocal)
- pedro Corredera guillen (vocal)