Dinámica de pulsos múltiples en un láser de anillo de amarre de modos pasivo - Ibarra Villalón, Hugo Enrique (Universidad Autónoma Metropolitana, 2017)
En años recientes, los láseres de fibra de amarre de modos han tenido un gran desarrollo debido a sus ventajas y sus aplicaciones. En el trabajo presentado, se analiza la generación de pulsos ultracortos (duración ns, ps y fs) en un láser de fibra óptica de cavidad de anillo, el cual consta de aproximadamente 20 metros de fibra óptica de los cuales 1 metro corresponde a fibra dopada con Erbio que funge como medio de amplificación, el resto es fibra monomodal convencional SMF-28. Consta de un aislador óptico para garantizar que la propagación del haz del láser sea en una sola dirección, además de elementos de fibra óptica, tales como un WDM (Wavelength Division Multiplexing) para acoplar el bombeo (Diodo láser que emite a 980 nm con una potencia de 300 mW) a la fibra dopada con Erbio, un polarizador y placas retardadoras variables que permiten cambiar el estado de polarización, modificando la emisión del láser e inclusive la respuesta espectral y el comportamiento de los pulsos. A nivel teórico, se plantea el modelo de un caso conservativo de la propagación de los pulsos bajo el efecto de SPM (Self-Phase Modulation) y la dispersión de segundo orden en un caso ideal, sin considerar el estado de polarización. Todo esto a partir de la ecuación de Schrödinger no lineal y en especial se puede obtener una solución analítica para el caso de la inestabilidad modulacional, presentada en este trabajo. Sin embargo, los pulsos generados a partir de un láser de amarre de modos pasivo, están en un caso disipativo, que es modelado por la ecuación compleja de Ginzburg-Landau, la cual es una extensión de la ecuación de Shrödinger no lineal agregando la contribución de la ganancia y perdidas (lineales y no lineales) producidas por la cavidad, así como términos asociados a una corrección de la no linealidad. A nivel experimental, el láser de fibra óptica de cavidad de anillo operó en un régimen pulsado, a partir de un amarre de modos pasivo producido por un absorbedor saturable artificial, mecanismo que funciona con la combinación del efecto de la rotación de polarización no lineal y un polarizador. Con este amarre de modos y a partir de ajustes en polarización fue posible generar dos tipos de pulsos coexistiendo en la cavidad, que bajo ciertos criterios basados en la respuesta espectral y mediciones de autocorrelación se identificaron como: pulso de ruido (en inglés Noise-like pulse “NLP”, son paquetes largos ~𝑛𝑠 que contienen miles o cientos de sub-pulsos caóticos) y paquetes de solitones disipativos. En el régimen de pulso de ruido y paquetes de solitones, se identificó que se generaran efectos no lineales, tales como SPM (por sus siglas en ingles Self-Phase Modulation), XPM (por sus siglas en ingles Cross-Phase Modulation) y Raman self-frequency shift, así como la existencia de inestabilidad II modulacional y debido a que un láser de amarre de modos pasivo es un sistema disipativo se tendrá la contribución de las ganancias y pérdidas lineales y no lineales en la cavidad. Con la presencia de estos efectos no lineales y con los parámetros adecuados del láser (dispersión, potencia de bombeo, saturación de ganancia, un adecuado control de polarización y el absorbedor saturable), se logró tener un dinámica caótica en este régimen; en donde a partir de sus interacciones se pueden generar fluctuaciones en la estructura interna de los pulsos que crean eventos con una energía mucho mayor a la energía promedio y con una probabilidad de aparición baja pero mucho mayor a las predicciones de modelos estadísticos estándares (Gaussianos), a estos eventos se les conoce como ondas gigantes disipativas (en inglés Dissipative Rogue Waves). En el caso conservativo, las ondas gigantes se definen como un evento en donde existe una concentración importante de la energía, la cual estaba ampliamente distribuida en el tiempo y el espacio, llegando puntualmente a niveles de intensidad muy altos