Centros de Asistencia a la Investigación

láser de femtosegundos (femto1)

El equipamiento láser que posee el Centro de Láseres Ultrarrápidos de la UCM consiste en dos sistemas láser de femtosegundos. Estos sistemas láser están constituidos por una serie de láseres y accesorios (osciladores, amplificadores, generadores de armónicos, equipos de diagnóstico). De este modo, se dispone de un amplio abanico de pulsos láser de alta potencia con duración temporal de 45 femtosegundos, a muy diversas longitudes de onda desde el ultravioleta al infrarrojo, energías por pulso y frecuencias de repetición.

En la Imagen1 podemos ver el sitema láser femto1 con todos sus componentes.

En la Imagen 2 podemos ver el láser de bombeo (Millennia Vs J) es un láser continuo de Nd:YVO4 bombeado por diodos, que emite radiación en el visible (532 nm) con una potencia de hasta 5 W. Este láser emplea la salida de dos láseres diodos para bombear iones Nd+3 que dopan una matriz cristalina de ytrio vanadato (Nd:YVO4), que actua como medio activo, proporcionando radiación láser a 1064 nm (de igual forma que los láseres de Nd:YAG). Posteriormente esta radiación es doblada en frecuencias en un cristal no lineal de triborato de litio (LBO) para generar radiación láser a 532 nm, que es la que se emplea para bombear al oscilador láser de femtosegundos.

Nd:Vanadato 5 W, 532 nm

En la imagen 3 podemos ver el oscilador láser de femtosegundo Tsunami es un láser de estado sólido en el que el medio activo es un cristal de zafiro dopado con iones Ti3+ (Ti:Zafiro). La producción de pulsos láser de femtosegundos en el oscilador se consigue por medio del anclaje de los modos de la cavidad.

Ti:Zafiro
430 mW, 800 nm, 80 MHz, 35 fs/pulso

En la Imagen 4 vemos el láser de bombeo (Empower-30) es un láser pulsado de Nd:YLF, bombeado por un conjunto de diodos de AlGaAs, que generan la exitación óptica necesaria al medio activo de Nd:LiYF4obteniéndose radiación a 1053 nm. Por medio de dos moduladores acusto-ópticos Q-Switchessincronizados se obtiene pulsos láser de entre 500 Hz a 10 kHz

En el amplificador regenerativo (Spitfire) (imagen 5) se consigue una amplificación de la energía de los pulsos láser de femtosegundo procedentes del oscilador (Tsunami) de hasta seis órdenes de magnitud, manteniéndose prácticamente invariable la anchura temporal de los mismos. La amplificación tiene lugar cuando el pulso óptico que llega del oscilador (Tsunami) pasa a través del medio activo, que es también un cristal de Ti:Zafiro, y que es bombeado a su vez por los pulsos láser de 527 nm, a la frecuencia de 1 KHz procedentes del Empower.

Ti:Zafiro
3.5 mJ/pulso, 800 nm, 1 KHz, 35 fs/pulso

En el amplificador regenerativo (Spitfire) (Imagen 5) se consigue una amplificación de la energía de los pulsos láser de femtosegundo procedentes del oscilador (Tsunami) de hasta seis órdenes de magnitud, manteniéndose prácticamente invariable la anchura temporal de los mismos. La amplificación tiene lugar cuando el pulso óptico que llega del oscilador (Tsunami) pasa a través del medio activo, que es también un cristal de Ti:Zafiro, y que es bombeado a su vez por los pulsos láser de 527 nm, a la frecuencia de 1 KHz procedentes del Empower.

Ti:Zafiro 1 mJ/pulso, 800 nm, 1 KHz, 90 fs/pulso

Un amplificador óptico paramétrico (imagen 6) se basa en un principio diferente al de los láseres convencionales. La ganancia de un láser convencional procede de una inversión de población entre diferentes estados o moleculares, mientras que para amplificador óptico paramétrico la ganancia procede de conversión de frecuencia no lineal. Este tipo de proceso se origina por la interacción del campo electromagnético con los electrones enlazantes de un medio no lineal. Radiación sintonizable desde el UV (235 nm) hasta el IR (3 µm)

El sistema TOPAS (imagen 7)...
CAI Técnicas Químicas
Unidad de Láseres Ultrarrápidos