Tesis doctoral de Alexander GrÁ¼n
En esta tesis he investigado dos métodos para generar pulsos láser ultracortos en regiones espectrales que son típicamente difíciles de lograr con las técnicas existentes. Estos pulsos son especialmente atractivos en el estudio de la dinámica ultrarrápida (pocos femtosegundos) en átomos y moléculas. la primera técnica implica amplificación paramétrica óptica (opa) mediante mezcla de cuatro ondas en fase gaseosa y soporta la generación de pulsos ultracortos desde el infrarrojo-cercano (nir) hasta la región espectral del infrarrojo-medio (mir). Mediante la combinación de pulsos centrados a una longitud de onda de 800 nm y su segundo armónico en una fibra hueca rellena de argón, hemos demostrado a la salida de la fibra la generación de pulsos en el nir, centrados a 1.4 µm, con 5 µj de energía y 45 fs de duración. Se espera que el proceso de mezcla de cuatro ondas involucrado en el opa lleve a pulsos con fase de la envolvente de la portadora estables, ya que es de gran importancia para aplicaciones en óptica extrema no lineal. Estos pulsos desde el nir hasta el mir se pueden utilizar directamente en interacciones no-lineales materia-radiación, haciendo uso de sus características de longitud de onda largas. el segundo método permite la compresión de pulsos intensos de femtosegundos en la región del ultravioleta (uv) mediante la mezcla de suma de frecuencias de dos pulsos en el nir limitados en el ancho de banda en una geometría de ajuste de fases no-colineal bajo condiciones particulares de discrepancia de velocidades de grupo. Específicamente, el cristal debe ser elegido de tal manera que las velocidades de grupo de los pulsos de bombeo del nir, v1 y v2, y la del pulso suma-de-frecuencias generado, vsf, cumplan la siguiente condición, v1 < vsf < v2. En el caso de un fuerte intercambio de energía y un pre-retardo adecuado entre las ondas de bombeo, el borde delantero del pulso de bombeo más rápido y el borde trasero del más lento se agotan. De esta manera la región de solapamiento temporal de los impulsos de bombeo permanece estrecha, resultando en el acortamiento del impulso generado. La geometría de haces no-colineales permite controlar las velocidades de grupo relativas mientras mantiene la condición de ajuste de fase. Para asegurar frentes de onda paralelos dentro del cristal y que los pulsos generados por suma de frecuencias se generen sin inclinación, es esencial la pre-compensación de la inclinación de los frente de onda de los pulsos nir. En esta tesis se muestra que estas inclinaciones de los frentes de onda se pueden lograr utilizando una configuración muy compacta basada en rejillas de transmisión y una configuración más compleja basada en prismas combinados con telescopios. Pulsos en el uv tan cortos como 32 fs (25 fs) se han generado mediante compresión de pulsos no-lineal no-colineal en un cristal bbo de ajuste de fase tipo ii, comenzando con pulsos en el nir de 74 fs (46 fs) de duración. El interés de este método radica en la inexistencia de cristales que se puedan utilizar para la compresión de impulsos no-lineal a longitudes de onda entorno a 800 nm en una geometría colineal. En comparación con las técnicas de última generación de compresión basadas en la automodulación de fase, la compresión de pulsos por suma de frecuencias esta libre de restricciones en la apertura de los pulsos, y por lo tanto es expandible en energía. Tales pulsos de femtosegundos en el visible y en el ultravioleta son fuertemente deseados en el estudio de dinámica ultrarrápida de una gran variedad de sistemas (bio)moleculares.
Datos académicos de la tesis doctoral «Nonlinear pulse compression«
- Título de la tesis: Nonlinear pulse compression
- Autor: Alexander GrÁ¼n
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 07/11/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Jens Biegert
- Tribunal
- Presidente del tribunal: john Tisch
- andré Mysyrowicz (vocal)
- (vocal)
- (vocal)