Several members of the Group of Applications Laser and Photonics (ALF – USAL) present the results of their research in the Poster Sessions organized during the XIII National Meeting of Optics (RNO 2021) that is taking place virtually from November 22 to 24 of 2021.
The works presented are included below:
Structuring XUV Vector-Vortex Beams via High Harmonic Generation
Authors: Alba de las Heras, Alok Kumar Pandey, Julio San Román, Javier Serrano, Elsa Baynard, Guillaume Dovillaire, Moana Pittman, Charles G. Durfee, Luis Plaja, Sophie Kazamias, Olivier Guilbaud, y Carlos Hernández–García
Abstract: Structured light in the short-wavelength regime is emerging as a paramount tool to explore ultrafast spin and electronic dynamics. In this work, we demonstrate experimentally and theoretically the up-conversion of Vector-Vortex Beams (VVB) from the IR to the XUV regime, introducing a unique configuration of XUV coherent radiation spatially structured in its polarization and phase. The build-up of high-order harmonic generation driven by VVB is governed by the conservation of the Pancharatnam topological charge, which considers the intertwined spin and orbital angular momentum properties. The selection rule results in harmonic VVB with a high topological charge and smooth propagation dynamics.
A new post-compression scheme: nonlinear propagation in multipass cells.
Authors: Victor Segundo-Staels, Enrique Conejero Jarque y Julio San Roman1.
Abstract: The development of short, pulsed lasers has paved the way of new scientific disciplines such as the femtochemistry or the attoscience. There are several well-known schemes to generate extremely short pulses, such as the post-compression techniques. One of the most used post-compression methods consists of the spectral broadening of the pulse via its nonlinear propagation through a hollow-core capillary filled with a gas. The post-compressed pulse obtained, after passing a phase compensation stage, can reach the few- and even single-cycle regime.
We have developed a numerical model to study the nonlinear propagation of a laser pulse in an MPC. It is based on the standard Split-Step Fourier scheme in 4 dimensions, namely 3 cartesian coordinates plus the time dimension, as done by M. Hanna and co-workers7. As usual, the nonlinearities are processed in the space-time domain and linear effects in the frequency domain. Our code is written in MATLAB, employing some recent storage functions that allow us to work with big amounts of data. Normally we use a resolution grid of 128x128x512x𝑍 points, where 𝑍 is the propagation coordinate, which could be adjusted with adaptative steps based on the nonlinearity demands. With this precision we solve the propagation of tens of roundtrips in short amounts of time, which allows us to have bigger accuracy in transversal or temporal coordinates. Currently, we are able to retrieve previous results from the literature of spectral broadening in MPCs. This will allow us to study the behaviour of MPCs in different scenarios and to study the role of other nonlinear terms that could be relevant in some situations.
Generación de armónicos de orden elevado en presencia de campos magnéticos ultraintensos.
Authors: Rodrigo Martín, Luis Plaja y Carlos Hernández – García.
Abstract: El auge del estudio de haces de luz estructurados en los últimos años ha permitido demostrar nuevos esquemas en los procesos de interacción láser-materia. Un ejemplo son los haces de luz vectoriales con polarización azimutal, mostrando un campo magnético longitudinal oscilante a frecuencias ópticas. Estos campos magnéticos pueden llegar a ser del orden de giga-Tesla para intensidades máximas del haz vectorial en el rango de 10²¹ W/cm². En este trabajo se ha estudiado cómo estos campos magnéticos pueden afectar al proceso de generación de armónicos de orden elevado. Hemos observado cómo los espectros mejoran de manera notable tanto en eficiencia como en la frecuencia máxima que puede llegar a generarse. Además hemos dado una explicación desde un punto de vista fundamental de la dinámica que sufre el electrón durante su excursión por el continuo bajo el efecto del campo magnético. Por un lado, se produce una reestructuración de los niveles del continuo de manera análoga a un hilo cuántico, debido al confinamiento transversal del campo magnético. Por otro lado, la función de onda del electrón, tras la fotoionización, sufre de una dinámica de revivals o sucesivas focalizaciones que permite entender el aumento de las eficiencias y las frecuencias máximas que pueden obtenerse. Este trabajo presenta un nuevo esquema de la interacción láser-materia con la nueva generación de láseres de petavatio actualmente en construcción.
Pressures gradients in the compression of few-cycle pulses in gas filled hollow-core fibers.
Authors: Marina Fernández Galan, Julio San Román y Enrique Conejero Jarque.
Abstract: Gas-filled hollow-core fibers (HCFs) have been extensively used for generating intense ultrashort laser pulses, which are now essential tools in disciplines such as ultrafast spectroscopy or attosecond science. In this work, we have studied the generation of few-cycle pulses in HCF compressors with non-uniform pressure along the fiber. Varying the gas pressure, both dispersion and nonlinearity can be easily tuned, yielding output pulses with extremely short durations and a clean temporal profile.
Caracterización espacio temporal de vórtices ópticos ultracortos
Authors: Miguel López-Ripa, Íñigo Sola y Benjamín Alonso
Abstract: Las técnicas de caracterización espaciotemporal de pulsos ultracortos han ganado gran importancia a lo largo de las últimas décadas. En este trabajo hemos implementado un sistema de caracterización espaciotemporal compacto y ultraestable basado en interferometría por desplazamiento lateral en un montaje monolítico. Además, lo hemos empleado para caracterizar vórtices ópticos ultracortos generados usando láminas nanoestructuradas, demostrando su viabilidad y abriendo la puerta a explorar y optimizar nuevos casos de interés en aplicaciones de óptica ultrarrápida.
