Modelo de lente Kerr
El bloqueo de modo de lente Kerr ( KLM ) es un método de bloqueo de modo láser a través del efecto óptico Kerr no lineal . Este método permite la generación de pulsos de luz con una duración tan corta como unos pocos femtosegundos .
El efecto óptico de Kerr es un proceso que resulta de la respuesta no lineal de un medio óptico al campo eléctrico de una onda electromagnética . El índice de refracción del medio depende de la intensidad del campo. [1]
Debido a la distribución de densidad de potencia no uniforme en un rayo gaussiano (como se encuentra en los resonadores láser), el índice de refracción cambia a través del perfil del rayo; el índice de refracción experimentado por el haz es mayor en el centro del haz que en el borde. Por tanto, una varilla de un medio Kerr activo funciona como una lente para la luz de alta intensidad. A esto se le llama autoenfoque y en casos extremos conduce a la destrucción material. En la cavidad del láser, las ráfagas cortas de luz se enfocarán de manera diferente a las ondas continuas.
Para favorecer el modo pulsado sobre el de onda continua, la cavidad podría volverse inestable para el funcionamiento de onda continua, pero más a menudo una baja estabilidad es un subproducto de un diseño de cavidad que pone énfasis en los efectos de apertura. Los diseños más antiguos usaban una apertura dura, que simplemente corta, mientras que los diseños modernos usan una apertura suave, lo que significa la superposición entre la región bombeada del medio de ganancia y el pulso. Si bien el efecto de una lente sobre un rayo láser libre es bastante obvio, dentro de una cavidad todo el rayo intenta adaptarse a este cambio. La cavidad estándar con espejos planos y una lente térmica en el cristal láser tiene el ancho de haz más pequeño en los espejos de los extremos. Con la lente Kerr adicional, el ancho del espejo final se vuelve aún más pequeño. Por lo tanto, los espejos de extremo pequeños (apertura dura) favorecen los pulsos. En Ti: osciladores de zafiro, los telescopios se insertan alrededor del cristal para aumentar la intensidad.
Para una apertura suave, considere un cristal láser infinito con lente térmica. Un rayo láser se guía como en una fibra de vidrio. Con una lente Kerr adicional, el ancho del haz se reduce. En un láser real, el cristal es finito. La cavidad en ambos lados presenta un espejo cóncavo y luego un camino relativamente largo hacia un espejo plano. La luz de onda continua sale de la cara del extremo del cristal con un ancho de haz mayor y una ligera divergencia. Ilumina un área más pequeña en el espejo cóncavo, lo que conduce a un ancho de haz pequeño en el camino hacia el espejo plano. Por lo tanto, la difracciónes fuerte. Debido a la divergencia, la luz proviene efectivamente de un punto más alejado y conduce a una mayor convergencia después del espejo cóncavo. Esta convergencia se equilibra con la difracción. La luz pulsada sale por la cara del extremo con un haz de luz más pequeño y sin divergencia. Por lo tanto, ilumina un área más grande en el espejo cóncavo y luego es menos convergente. De modo que tanto las ondas continuas como los frentes de luz pulsada se reflejan en sí mismos. Una cavidad cercana a una confocal significa estar cerca de la inestabilidad, lo que significa que el diámetro del haz es sensible a los cambios de la cavidad. Esto enfatiza la modulación. Con una cavidad ligeramente asimétrica que se prolonga, la cavidad enfatiza la difracción e incluso la hace inestable para la operación de onda continua , mientras se mantiene estable para la operación por pulsos..
La longitud del medio utilizado para KLM está limitada por la dispersión de la velocidad del grupo . KLM se utiliza en el control de desplazamiento de la envolvente del portador .
