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Título
Optimization of the Post-Compression Process of Ultrashort Laser Pulses in Hollow Capillary Fibers
Autor(es)
Director(es)
Palabras clave
Tesis y disertaciones académicas
Universidad de Salamanca (España)
Tesis Doctoral
Academic dissertations
Óptica no lineal
Fibra hueca
Impulsos láser ultracortos
Clasificación UNESCO
2209.13 Óptica no Lineal
2209.10 láseres
Fecha de publicación
2021-06
Resumen
[ES] El campo de la óptica no lineal lleva activo y en continuo crecimiento desde hace 60
años debido a los nuevos temas de investigación que surgen del estudio de la interacción
láser-materia y sus posibles aplicaciones. En concreto, el desarrollo de nuevas fuentes de
luz coherentes y ultracortas es de gran relevancia para explorar procesos fundamentales
en la ciencia.
Actualmente los pulsos de poco ciclos de duración en se pueden generar con técnicas de
compresión basadas en efectos auto-inducidos por pulsos de luz intensos. La técnica
de post-compresión que mejores resultados ha obtenido, con relación a la energía y a
la duración del pulso, es aquella basada en fibra hueca llena de un gas. Las distintas
estrategias que se necesitan para aumentar m ́a s la energía y conseguir pulsos cada vez
m ́a s cortos a longitudes de ondas diferentes de las convencionales, conllevan al continuo
desarrollo e investigación de esta técnica.
El objetivo de esta tesis es encontrar nuevas propuestas para optimizar esta técnica de
post-compresión. El hilo conductor de esta trabajo es el entendimiento de los efectos
espacio-temporales no lineales que aparecen durante la propagación de distintos tipos
de haces en la fibra hueca, intentando encontrar una solución al problema de escalado
de la energía.
En la introducción se presentar ́a un breve resumen del desarrollo y los avances consegui-
dos con esta y otras técnicas en la actualidad. Las bases teóricas sobre la propagación no
lineal de pulsos láser en fibra hueca se desarrollarán en el Capítulo 2. Se explicarán los
distintos efectos espacio-temporales no lineales que aparecen en la propagación del pulso
láser en la fibra y la ecuación de ondas no lineal. Los modelos numéricos implementados
se detallarán en el Capítulo 3, se han utilizado tres modelos distintos, (1+1)D, (2+1)D
y (3+1)D, entre los cuales, el (1+1)D y el (3+1)D se han desarrollado en este trabajo.
Comenzaremos con el estudio de los efectos espacio-temporales no lineales que apare-
cen en la propagación del modo fundamental de una fibra hueca y la influencia del
confinamiento espacial del sistema como posibles factores que limitan el proceso de
post-compresión, todo ello desarrollado en el Capítulo 4. En este mismo capítulo, iden-
tificaremos los l ́ımites de energía para evitar efectos no lineales que desfavorecen el
proceso de auto-compresión [Crego et al., 2019].
En los siguientes capítulos estudiaremos diferentes estrategias para conseguir pulsos
ultracortos y energéticos. Primero, investigaremos la propagación no lineal de haces
estructurados en fibra hueca. La ventaja de este tipo de haces es que se puede aumentar
la energía de entrada del pulso ya que la intensidad está distribuida en un área mayor
dentro del núcleo de la fibra. En particular, en el Capítulo 5 estudiaremos la propagación
de haces con polarización que varía espacialmente, conocidos como haces vectoriales.
La propagación no lineal de estos haces ha resultado complicada tanto teórica como
experimentalmente. En el Capítulo 6, investigaremos la propagación no lineal de otro
tipo de haz estructurado, los haces tipo ”necklace” con un numero diferente de cuentas
o lóbulos, los cuales pueden llevar m ́as energía que el modo fundamental de la fibra
hueca. El resultado principal de este estudio ser ́a la generación de haces ultracortos y
energéticos en el visible con una alta eficiencia [Crego et al., 2021].
En Capítulo 7, estudiaremos la posibilidad de obtener pulsos ultracortos y energéticos a
diferentes longitudes de onda mediante el proceso de generación de ondas dispersivas en
la fibra hueca. En concreto, investigaremos la evolución de la energía y de la duración
del pulso durante el proceso de generación de la onda dispersiva para poder obtener
simultáneamente pulsos de pocos ciclos de duración y alta energía.
Finalmente, en el Capítulo 8 resumiremos los principales resultados obtenidos en este
trabajo y hablaremos de las posibles perspectivas y líneas de investigación.
URI
DOI
10.14201/gredos.149310
Collections