A pesar de tener una vida extremadamente corta, de tan solo unas milbillonésimas de segundo, los pulsos láser de femtosegundo se han convertido en una herramienta indispensable en numerosos ámbitos de la ciencia y la tecnología, ya que permiten explorar las propiedades más fundamentales de la materia en escalas de tiempo ultrarrápidas.
Generar estos pulsos de luz tan cortos de forma controlada y con buena calidad no es tarea fácil, y en los últimos años se han propuesto diversas estrategias. La idea principal consiste en generar un espectro de luz muy ancho, compuesto por muchas frecuencias, mediante procesos no lineales a partir de uno más estrecho para, a continuación, corregir su fase haciendo que todas las frecuencias se sincronicen dando lugar a un pulso ultracorto. Una forma muy extendida para conseguir este gran ensanchamiento espectral es propagar un pulso de luz inicial por el interior de una fibra cilíndrica hueca rellena de un gas. En ese caso, uno de los parámetros que más influyen en la propagación es la presión del gas, que permite sintonizar de forma continua la dispersión y la intensidad de los efectos no lineales experimentados por el pulso. En particular, si los parámetros de la fibra y del gas se escogen cuidadosamente, es posible lograr que el pulso incidente ensanche su espectro al mismo tiempo que corrige su fase debido a la interacción entre los procesos lineales y no lineales. De esta forma el pulso reduce su duración por sí solo, en un proceso conocido como auto-compresión solitónica.
Normalmente, estos experimentos se llevan a cabo manteniendo el gas a presión constante, rellenando la fibra de forma homogénea. Sin embargo, en uno de nuestros últimos estudios hemos demostrado que aplicar un gradiente de presión decreciente, que haga que la concentración de gas se reduzca gradualmente durante la propagación, puede mejorar la calidad de los pulsos auto-comprimidos y reducir su duración aún más que la presión constante.
Puedes consultar todos los detalles de este trabajo en:
F. Galán, E. C. Jarque, and J. San Roman, Optimization of pulse self-compression in hollow capillary fibers using decreasing pressure gradients, Optics Express 30(5), 6755–6767 (2022). https://doi.org/10.1364/OE.451264
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