9: Control de Ruido y Frecuencia

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Franz X. Kaertner
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

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Hasta ahora solo se consideró la formación de pulsos deterministas de estado estacionario en sistemas de láser de pulso ultracorto debido a los mecanismos de conformación de pulsos más importantes que prevalecen en los láseres de femtosegundos actuales. Debido al reciente interés en el uso de láseres modelobloqueados para metrología de frecuencia y espectroscopia láser de alta resolución, así como ópticas no lineales sensibles a la fase, las propiedades de ruido y ajuste de los peines de modo emitidos por los láseres modelobloqueados son de gran interés actual. La teoría de perturbación solitaria es muy adecuada para predecir con éxito el comportamiento del ruido de muchos sistemas de láser de fibra y estado sólido [1], así como cambios en la velocidad de grupo y fase en láseres modelobloqueados debido a efectos no lineales intracavity [5]. Comenzamos reconsiderando la derivación de la ecuación maestra para describir los efectos de modelado de pulso en un láser de modo bloqueado. Suponemos que en estado estacionario el láser genera en alguna posición\(z\) (por ejemplo en el punto del acoplador de salida) dentro del láser una secuencia de pulsos con la envolvente\(a(T = mT_r, t)\). Estas envolventes son las soluciones de la ecuación maestra correspondiente, donde la dinámica por ida y vuelta se describe en una escala de tiempo lenta\(T = mT_R\). Entonces el tren de pulsos emitido desde el láser incluyendo el portador es

\[A(T, t) = \sum_{m = -\infty}^{+\infty} a(T = m T_r, t) e^{j[\omega_c (t-mT_R + (\tfrac{1}{v_g} - \tfrac{1}{v_p}) 2mL)]}. \nonumber \]

con frecuencia de repetición\(f_R = 1/T_R\) y frecuencia central\(\omega_c\). Ambos están en general sujetos a derivas lentas debido a las vibraciones del espejo, cambios en la energía del pulso intracavitario que podrían convertirse aún más en cambios de velocidad de fase y grupo. Tenga en cuenta que la frecuencia central y la tasa de repetición solo se definen por tiempos largos en comparación con el tiempo de ida y vuelta en el láser. Por lo general, solo cambian en una escala de tiempo tres órdenes de magnitud mayor que el valor esperado de la tasa de repetición.