Amplificación de pulso gorjeado

La Amplificación de pulso gorjeado o CPA (del inglés Chirped pulse amplification), es una técnica para amplificar un pulso de láser ultracorto hasta el nivel del petavatio con el pulso de láser que se extendió temporal y espectralmente antes de la amplificación.[1]

Generación de pulsos láser ultracortos

El interés en láseres pulsados es creciente y se orienta hacia un amplio abanico de aplicaciones, desde las biomédicas hasta las relacionadas con las comunicaciones ópticas.

Entre 1965 y 1975 se crearon los principales tipos de láseres que se utilizan hoy en día en la generación de pulsos de picosegundos, tales como el láser de rubí, el láser en vidrio de neodimio, el láser de vidrio YAG y los láseres de colorantes. La era de los picosegundos se inició utilizando un láser de medio sólido con sincronización de modos. Este láser fue construido entre 1965 y 1966 por Mocker y Collins. Obtuvieron pulsos de picosegundos en 1965 por medio de la sincronización pasiva de los modos del láser de rubí, originando un régimen de operación de pulsos de alta potencia. De Marie, en 1966, obtuvo por primera vez pulsos de picosegundos en un láser de vidrio de neodimio. Sin embargo, el récord de los pulsos cortos se ha obtenido con láseres de colorantes, trabajando en un régimen de sincronización activa o pasiva de modos. Para conseguir un láser trabajando en régimen pulsado también se puede utilizar el bombeo con pulsos cortos. Mediante el bombeo pulsado con un láser de argón se obtuvieron, en un láser que utiliza como medio activo una solución del colorante rodamina 6G (RH6G), pulsos estabilizados con duración aproximada de 7 picosegundos. La longitud de onda de la radiación se podía variar entre 565 y 625 nanómetros.

Un pulso más corto, de duración aproximada de 3 picosegundos, en un medio láser que era una solución de RH6G, fue obtenido por Fan y Gustafson en 1976, mediante bombeo con un láser de neodimi. Pero los láseres de mayor perspectiva, desde el punto de vista de la obtención de pulsos luminosos ultracortos, son los láseres de colorantes con sincronización pasiva de modos. La duración de los pulsos generados puede ser muy próxima al límite teórico posible y sólo está condicionada por el principio de incertidumbre (en la región visible es igual a segundos). En 1979, en el Instituto de Espectroscopia de la Academia de Ciencia de la Unión Soviética, se construyó un láser cuyos pulsos tenían una duración de segundos. En la actualidad se generan pulsos mucho más cortos e incluso sigue la búsqueda de lo lograr reducir aún más los pulsos generados por los láseres.

Existen diferentes técnicas para la obtención de pulsos cortos usando como fuente láseres. La primera en ser aplicada fue la denominada Q-switching, basaba en la modificación de las cualidades de resonador del dispositivo y sus pérdidas. Permite obtener pulsos de elevada potencia () y anchos de pulso del orden de picosegundos, pero requiere dispositivos fabricados a tal efecto. Otra de las técnicas es la denominada Mode Locking. Basada en el control de la relación de fase entre los diferentes modos longitudinales de emisión del láser, esta técnica permite obtener pulsos con mejores características, no sólo en cuanto a potencia y duración, sino en relación a la estabilidad temporal (jitter) y perfil de los mismos. Pero requiere un montaje experimental complejo que involucra cavidades externas o el uso de absorbentes saturables. La técnica conocida como Gain Switching permite obtener, con un montaje experimental de modulación de la corriente de inyección, pulsos del orden de picosegundos utilizando diodos láseres. Se basa en la modulación de la ganancia óptica del dispositivo mediante inyección de corriente. El Gain Switching está recobrando interés gracias a la técnica de autoinyección de luz, que permite la mejora de la estabilidad de los pulsos, su perfil o el jitter, y el estrechamiento de los pulsos mediante técnicas de compresión externa.