Dinámica de un láser de Ti : Zafiro de femtosegundos

• Autores: Kovalsky, Marcelo Gregorio
• Año de publicación: 2004
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Hnilo, Alejandro Andrés
• Materia: LASERES DE TI: ZAFIRO; PULSOS ULTRACORTOS; BIFURCACIONES Y CAOS; DINAMICA NO LINEAL; KERR LENS MODE LOCKING; TI: SAPPHIRE LASERS; KERR LENS MODE LOCKING; ULTRASHORT PULSES; BIFURCATION AND CHAOS; NONLINEAR DYNAMICS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El láser de Ti:Zafiro es la fuente más difundida de pulsos ultracortos en la actualidad. No obstante, y pese a su amplia difusión en vastos campos de aplicaciones, numerosos aspectos de su comportamiento permanecían poco explorados. El presente trabajo está dirigido a un estudio exhaustivo de la dinámica del láser de Ti:Zafiro con mode locking por efecto Kerr. Por un lado, se desarrolla un modelo teórico basado en mapas iterativos. Los modos de operación conocidos del láser son naturalmente obtenidos con el mapa que tiene como variables el tamaño del haz, curvatura, duración de pulso, chirp y energía. Se obtienen las regiones de estabilidad de cada modo y se determinan sus comportamientos característicos. Por otro lado se determinan experimentalmente las propiedades estructuralmente estables predichas por el modelo, encontrando pleno acuerdo entre la experiencia y el modelo de mapas. Se muestra experimentalmente que las inestabilidades pulso a pulso en la salida del láser son usuales y pueden afectar alguna de las variables dejando inalteradas las otras. Se describe una forma simple de detectarlas y eliminarlas. A partir de la obtención experimental de series temporales de mode locking de los dos modos pulsados del láser se confirma que el comportamiento del láser responde al caos deterrninístico de baja dimensión y se determina, para cada modo, su ruta al caos. De las series temporales generadas por el mapa se obtienen los mismos atractores que los hallados experimentalmente. Como aplicación de los conocimientos generados se propone un algoritmo de control del caos que permite optimizar las prestaciones del láser, reduciendo la duración de pulso a valores cercanos a los lOfs.
The Ti:Sapphire laser is the most widely used source of femtosecond pulses. However, and in spite of its applications in many fields of science, several of its dynamical properties remain poorly known. In this work an exhaustive study of the dynamics of the Kerr - lens mode locked Ti:Sapphire laser is presented. On the one hand, a theoretical model based on iterative maps is developed. The observed modes of operation are naturally obtained from a description based on an iterative map of five pulse variables, beam size, curvature, pulse duration, chirp and energy. The stability regions for each mode are obtained as well as its characteristic behaviors. On the other hand, the structurally stable properties of the system are experimentally found, observing a good agreement between the experiment and the model. It is experimentally shown that pulse to pulse instabilities in the output of the laser are usual and they can affect some of the pulse variables and not others. A simple way to detect and eliminate the instabilities is described. Experimental time series of the two pulsed model are obtained. From this series the chaotic low dimensional deterministic behavior is confirmed and the route to chaos in each case is established. The same attractors are obtained from the simulated series. As an application of the model, an algorithm of control of chaos that allows reach shorter pulse duration, close to lO fs, is presented.
Fil: Kovalsky, Marcelo Gregorio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.