Que é un láser ultrarrápido?

A. O concepto de láseres ultrarrápidos

Os láseres ultrarrápidos adoitan referirse a láseres con modo bloqueado que se usan para emitir pulsos ultracurtos, por exemplo, pulsos de femtosegundos ou picosegundos de duración. Un nome máis preciso sería láser de pulso ultracurto. Os láseres de pulso ultracurto son láseres case con modo bloqueado, pero o efecto de conmutación de ganancia tamén pode producir pulsos ultracurtos.

B. O tipo de láser ultrarrápido

1. Os láseres de titanio-zafiro, xeralmente con modo bloqueado por lente Kerr, poden producir pulsos de tan só 5 fs de duración. A súa potencia de saída media adoita ser duns poucos centos de milivatios, con taxas de repetición de pulsos de, por exemplo, 80 MHz e decenas de femtosegundos ou menos, e duracións de pulsos de decenas de femtosegundos ou menos, o que resulta nunha potencia máxima extremadamente alta. Pero os láseres de titanio-zafiro requiren bombeo de luz dalgúns láseres de luz verde, o que os fai máis complexos e caros.

2. Existen varios láseres bombeados por díodos baseados, por exemplo, en cristais láser dopados con iterbio (cristal ou vidro) ou cromo, que normalmente empregan o bloqueo de modo pasivo SESAM. Aínda que a duración do pulso dos láseres bombeados por díodos non é tan curta como a duración do pulso dos láseres de titanio-zafiro, os láseres bombeados por díodos poden cubrir unha ampla rexión de parámetros en termos de duración do pulso, taxa de repetición do pulso e potencia media (véxase máis abaixo).

3. Os láseres de fibra baseados en fibras de vidro dopadas con elementos de terras raras tamén poden ter bloqueo de modo pasivo, por exemplo, usando rotación de polarización non lineal ou SESAM. Son máis limitados que os láseres de masa en termos de potencia media, especialmente potencia máxima, pero poden combinarse convenientemente con amplificadores de fibra. O artigo sobre láseres de fibra con bloqueo de modo ofrece máis detalles.

(4) Os láseres de díodo con bloqueo de modo poden ser dispositivos integrais ou láseres de díodo de cavidade externa e poden ser activos, pasivos ou con bloqueo de modo mixto. Normalmente, os láseres de díodo con bloqueo de modo funcionan a unha taxa de repetición de pulsos alta (varios miles de megahercios) a unha enerxía de pulso moderada.

Os osciladores láser ultrarrápidos poden formar parte de sistemas láser ultrarrápidos, que tamén poden incluír un amplificador ultrarrápido (como un amplificador de fibra óptica) para aumentar a potencia máxima e a potencia de saída media.