El funcionamiento pulsado de los láseres se refiere a cualquier láser no clasificado como de onda continua, de modo que la potencia óptica aparece en pulsos de cierta duración a alguna tasa de repetición . [1] Esto abarca una amplia gama de tecnologías que abordan una serie de motivaciones diferentes. Algunos láseres se pulsan simplemente porque no se pueden ejecutar en modo continuo .
En otros casos, la aplicación requiere la producción de pulsos que tengan la mayor energía posible. Dado que la energía del pulso es igual a la potencia promedio dividida por la tasa de repetición, este objetivo a veces se puede cumplir reduciendo la tasa de pulsos para que se pueda acumular más energía entre pulsos. En la ablación con láser , por ejemplo, un pequeño volumen de material en la superficie de una pieza de trabajo puede evaporarse si se calienta en muy poco tiempo, mientras que el suministro de energía gradualmente permitiría que el calor sea absorbido por la mayor parte de la pieza. , nunca alcanzando una temperatura suficientemente alta en un punto particular.
Otras aplicaciones se basan en la potencia máxima del pulso (en lugar de la energía del pulso), especialmente para obtener efectos ópticos no lineales . Para una energía de pulso dada, esto requiere crear pulsos de la menor duración posible utilizando técnicas como Q-switching .
El ancho de banda óptico de un pulso no puede ser más estrecho que el recíproco del ancho del pulso. En el caso de pulsos extremadamente cortos, eso implica emitir un ancho de banda considerable, muy al contrario de los anchos de banda muy estrechos típicos de los láseres de onda continua (CW). El medio láser en algunos láseres de colorante y láseres vibrónicos de estado sólido produce una ganancia óptica en un amplio ancho de banda, lo que hace posible un láser que puede generar pulsos de luz tan cortos como unos pocos femtosegundos .
En un láser de conmutación Q, se permite que se acumule la inversión de población introduciendo una pérdida dentro del resonador que excede la ganancia del medio; esto también se puede describir como una reducción del factor de calidad o 'Q' de la cavidad. Luego, después de que la energía de bombeo almacenada en el medio láser se haya acercado al nivel máximo posible, el mecanismo de pérdida introducido (a menudo un elemento electroóptico o acústico) se elimina rápidamente (o eso ocurre por sí solo en un dispositivo pasivo), lo que permite la emisión de láser. para comenzar, que obtiene rápidamente la energía almacenada en el medio de ganancia. Esto da como resultado un pulso corto que incorpora esa energía y, por lo tanto, una potencia máxima alta.
Un láser de modo bloqueado es capaz de emitir pulsos extremadamente cortos del orden de decenas de picosegundos hasta menos de 10 femtosegundos . Estos pulsos se repetirán en el tiempo de ida y vuelta, es decir, el tiempo que tarda la luz en completar un viaje de ida y vuelta entre los espejos que componen el resonador. Debido al límite de Fourier (también conocido como incertidumbre energía-tiempo ), un pulso de una longitud temporal tan corta tiene un espectro que se extiende sobre un ancho de banda considerable. Por lo tanto, dicho medio de ganancia debe tener un ancho de banda de ganancia lo suficientemente amplio como para amplificar esas frecuencias. Un ejemplo de un material adecuado es el zafiro cultivado artificialmente y dopado con titanio ( Ti:sapphire) que tiene un ancho de banda de ganancia muy amplio y, por lo tanto, puede producir pulsos de solo unos pocos femtosegundos de duración.