4.7: Resumen

Partiendo de un modelo simple de láser de dos niveles y absorbedor, caracterizamos la dinámica de los láseres de estado sólido bloqueados en modo y Q-switching por un absorbedor saturable. Las propiedades únicas de los materiales láser de estado sólido, es decir, su larga vida útil en estado superior y sus pequeñas secciones transversales para la emisión estimulada, permiten una separación de la dinámica del láser en al menos dos escalas de tiempo. Un proceso es la acumulación y decaimiento de energía, que ocurre típicamente en una escala de tiempo de la vida útil del estado superior o el tiempo de decaimiento de la cavidad del láser. El otro proceso es la conformación del pulso, que ocurre dentro de varios viajes de ida y vuelta en la cavidad. Separando estos procesos, podemos distinguir entre las diferentes dinámicas láser llamadas CW-Q-switching, Q-switching mode locking y cw-mode locking. Encontramos los límites de estabilidad de los diferentes regímenes, que nos dan pautas para el diseño de absorbentes para un láser de estado sólido dado para favorecer uno de estos regímenes. Los absorbentes semiconductores son una buena opción para los absorbentes saturables para modelock láseres, ya que la vida útil del portador puede diseñarse mediante crecimiento a baja temperatura [20]. Cuando los pulsos se vuelven lo suficientemente cortos, el pulso láser satura el absorbedor de manera mucho más eficiente, lo que estabiliza el láser contra el bloqueo no deseado del modo Q-switching. Se ha demostrado experimentalmente, que esta técnica puede controlar la dinámica láser de una gran variedad de láseres de estado sólido, como\(\ce{Nd: YAG}\),,\(\ce{Nd:YLF}\)\(\ce{Nd:YV}0_4\), [18] en el régimen de picosegundos.

Con dispositivos semiconductores y formación de solitones debido a GVD y SPM negativos, podemos usar absorbedores semiconductores similares para modelock los láseres en el régimen de femtosegundos [35]. Los criterios de estabilidad derivados aquí se pueden aplicar tanto a láseres de picosegundos como de femtosegundos. Sin embargo, las características de la dinámica del absorbedor pueden cambiar drásticamente al pasar de pulsos de picosegundos a femtosegundos [36]. Especialmente, la energía de saturación puede depender no solo de la longitud de onda de excitación, sino también del ancho de pulso. Además, puede haber mecanismos de pérdida adicionales para el pulso, por ejemplo debido a la formación de solitones hay pérdidas de filtro adicionales del pulso que se acoplan a la energía del pulso a través del teorema de área. Esto se tiene que tomar en cuenta, antes de aplicar la teoría a los sistemas fs-laser, que se discutirá con más detalle más adelante.

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