Auto-compresión extrema de pulsos láser infrarrojos en fibras huecas con gradientes de presión decrecientes

Abstract

[ES] Los pulsos láser ultracortos con duraciones límite por debajo del ciclo óptico son una herramienta indispensable para el avance de la ciencia ultrarrápida y prometen desvelar las dinámicas atómicas más fundamentales de la materia en la escala de tiempo sub-femtosegundo. Sin embargo, su generación y manipulación aún está limitada a montajes extremadamente costosos y complejos como los denominados sintetizadores de varios canales espectrales. En este trabajo estudiamos, a través de simulaciones numéricas, la generación de pulsos sub-ciclo en el infrarrojo cercano por medio de una técnica mucho más compacta: la auto-compresión solitónica en fibras huecas rellenas de gas con un gradiente de presión decreciente hasta vacío. En contra de lo que habitualmente se pensaba, demostramos la viabilidad de esta técnica en configuraciones experimentales estándar y proponemos una ruta general para encontrar, en cualquier situación, los parámetros del pulso inicial y de la fibra que optimizan el proceso. Comparando los resultados con los obtenidos en la situación más habitual de presión constante, demostramos también que el empleo de un gradiente decreciente favorece de forma natural el proceso de auto-compresión y retrasa la aparición de efectos indeseados como la fisión solitónica por la dispersión de orden alto o la ionización. Esto permite la generación de pulsos sub-ciclo de gran calidad, con duraciones menores, mayores potencia pico, espectros más anchos y un perfil temporal más limpio que los que se obtienen cuando el gas en el interior de la fibra se mantiene a presión constante.