En óptica , la conformación de pulsos de femtosegundos se refiere a manipulaciones con el perfil temporal de un pulso láser ultracorto . El modelado de pulsos se puede utilizar para acortar / alargar la duración del pulso óptico o para generar pulsos complejos.
Introducción
La generación de secuencias de pulsos ópticos ultracortos es clave para realizar redes ópticas de ultra alta velocidad, sistemas de acceso múltiple por división de código óptico (OCDMA), activación y monitoreo de reacciones químicas y biológicas, etc. o producir un tren de pulsos a partir de un solo pulso de entrada. La capacidad de producir trenes de pulsos con separación de femtosegundos o picosegundos implica la transmisión de información óptica a velocidades muy altas.
En la ciencia del láser ultrarrápido, los modeladores de pulsos se utilizan a menudo como complemento de los compresores de pulsos para ajustar la compensación de la dispersión de orden superior y lograr pulsos ópticos de pocos ciclos de transformación limitada . [1]
Técnicas
Un modelador de pulsos puede visualizarse como un modulador. El pulso de entrada se multiplica por una función de modulación para obtener el pulso de salida deseado. La función de modulación en los formadores de pulsos puede estar en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia (obtenida por la Transformada de Fourier del perfil de tiempo del pulso). Sin embargo, la aplicación de la técnica de modelado de pulso directo en una escala de tiempo de femtosegundos enfrenta el mismo problema que la medición de pulso de femtosegundo directo : limitaciones de velocidad de la electrónica. [2] El interferómetro de Michelson se puede considerar como un modelador de pulsos de espacio a tiempo directo, ya que la posición del espejo móvil se transfiere directamente al retardo entre pulsos del par de pulsos de salida.
Conformación de pulsos por transformada de Fourier
Un pulso ultracorto con un campo eléctrico bien definido. se puede modificar con un filtro apropiado que actúe en el dominio de la frecuencia. Matemáticamente, el pulso se transforma , filtra y retrotransforma de Fourier para producir un nuevo pulso:
Es posible diseñar una configuración óptica con una función de filtro arbitraria que puede ser de valor complejo, siempre que . La Figura 1 muestra cómo un pulso de ancho de banda limitado podría transformarse en un pulso con chirrido (con un filtro actuando solo en la fase ) o en un pulso más complejo (con el filtro actuando tanto en la fase como en la amplitud ).
Diseño
Se pueden distinguir los modeladores de pulso FT por su diseño óptico: es decir, modeladores colineales y modeladores transversales, y por su programabilidad, es decir, modeladores estáticos (o ajustables manualmente) y modeladores programables. [3]
Ejemplos de
- Estática colineal: propagación en medio dispersivo , espejo chirriante
- Programable colineal : AOPDF
- Estático transversal: extensor de pulso / compresor (se puede agregar una máscara estática en el plano de Fourier para dar forma a la amplitud)
- Programable transversal: modulador de luz espacial insertado en una línea de dispersión cero [4]
Ver también
- Exploración de fase de interferencia intrapulso multifotónica (MIIPS), un método para caracterizar y manipular el pulso ultracorto
- Filtro dispersivo programable acústico-óptico (AOPDF), un modulador acústico-óptico de haz colineal capaz de dar forma a la fase espectral y la amplitud de pulsos láser ultracortos
- Espejo chirriado
Notas
- ^ Hagemann, Franz; Gause, Oliver; Wöste, Ludger; Siebert, Torsten (2013). "Conformación de pulso supercontinuo en el régimen de pocos ciclos" . Optics Express . 21 (5): 5536–5549. Código bibliográfico : 2013OExpr..21.5536H . doi : 10.1364 / OE.21.005536 . PMID 23482125 .
- ^ Diels, Jean-Claude; Rudolph, Wolfgang (2006). "Dar forma al pulso" . Fenómenos de pulso láser ultracorto . Burlington: Prensa académica . págs. 433–456. ISBN 978-0-12-215493-5.
- ^ Monmayrant, Antoine; Weber, Sébastien; Chatel, Béatrice (2010). "Una guía para principiantes sobre la conformación y caracterización del pulso ultracorto" (PDF) . Journal of Physics B . 43 (10): 103001. Código Bibliográfico : 2010JPhB ... 43j3001M . doi : 10.1088 / 0953-4075 / 43/10/103001 .
- ^ Weiner, AM (2000). "Conformación de pulsos de femtosegundos utilizando moduladores de luz espacial". Revisión de instrumentos científicos . 71 (5): 1929–1960. Código Bibliográfico : 2000RScI ... 71.1929W . doi : 10.1063 / 1.1150614 .
Otras lecturas
- Alireza Bagher Shemirani; Naghdabadi, R .; Ashrafi, MJ (2016). "Estudio experimental y numérico sobre la elección de formadores de impulsos adecuados para ensayar muestras de hormigón mediante un aparato de barra de presión Hopkinson dividida". Materiales de construcción y edificación . 125 : 326–336. doi : 10.1016 / j.conbuildmat.2016.08.045 .
- Weiner, AM (2009). Óptica ultrarrápida . Wiley . ISBN 978-0-471-41539-8.
- "Principios de la conformación del pulso" . Consultado el 10 de junio de 2013 .