Fibras microestructurasdas y fuentes de luz basadas en efectos no lineales.

Resumo

El objetivo de carácter general que nos planteamos al comenzar este trabajo era el desarrollo de nuevas fuentes de luz basadas en fibras ópticas con características de emisión de interés práctico aprovechando algunas de las propiedades de las fibras microestructuradas mencionadas anteriormente. En concreto, nos planteamos desarrollar fuentes de luz de supercontinuo y fuentes láser de varias longitudes de onda aprovechando la alta no linealidad de las fibras microestructuradas, explorando a su vez (y, finalmente utilizando, como se muestra en el capítulo 5) la posibilidad de utilizar un láser de fibra óptica en régimen mode-locked como láser de bombeo para excitar los efectos no lineales en la fibra microestructurada. El propósito final en este campo era desarrollar este tipo de fuentes de luz basándolas en un esquema todo-fibra. Por otra parte, dadas las características únicas de dispersión cromática de las fibras microestructuradas, nos planteamos sacar partido de dichas propiedades en algunas aplicaciones donde las fibras convencionales no funcionan satisfactoriamente. En concreto, nos planteamos investigar la posibilidad de utilizar las fibras microestructuradas para controlar las características de la emisión (anchura temporal y chirp de los pulsos) en láseres mode-locked de fibra óptica dopada con iterbio, que emiten en la banda de longitud de onda en torno a 1 ?m. La consecución de este objetivo conlleva realizar trabajo de investigación en dos frentes, que se han desarrollado de forma paralela. Una pieza fundamental son las fibras microestructuradas. Así, durante el periodo de realización de esta tesis he aprendido las técnicas para la fabricación de fibras microestructuradas de sílice, y he participado en la fabricación de fibras microestructuradas con diferentes características, entre ellas, fibras monomodo, fibras con núcleo dopado con germanio, fibras activas con núcleo dopado con iterbio, y fibras microestructuradas de doble cubierta. Un parámetro relevante que condiciona el tipo de aplicación de una fibra microestructurada es su dispersión cromática. En concreto, en relación a la generación de fuentes de luz basadas en la no linealidad de las fibras microestructuradas, la dispersión cromática determina qué efectos no lineales se generarán más eficientemente. Por ello, conocer las características de dispersión de una fibra microestructurada es fundamental para el diseño de la fuente de luz correspondiente. También resulta fundamental conocer la dispersión cromática de la fibra microestructurada cuando se va a utilizar dentro de la cavidad de un láser mode-locked ya que en la mayor parte de los casos lo que se busca es que la dispersión neta de la cavidad sea pequeña. La fabricación de una fibra microestructurada con unas características de dispersión determinadas requiere diseñar previamente la estructura de la fibra, para, a continuación, proceder a la fabricación de la misma. Una vez que la fibra concreta ha sido fabricada, es necesario caracterizar experimentalmente sus propiedades. Por ello, parte del trabajo de la tesis ha consistido en poner en funcionamiento varias técnicas para medir las propiedades de dispersión cromática de las fibras microestructuradas fabricadas. El objetivo centrado en el desarrollo de fuentes de luz basadas en la no linealidad de las fibras microestructuradas, requirió el estudio de las propiedades no lineales de estas fibras. Para ello, he puesto en funcionamiento un montaje experimental que, utilizando diversos láseres de bombeo de estado sólido comerciales, me ha permitido realizar los experimentos dirigidos a la caracterización de las propiedades no lineales de algunas de las fibras fabricadas En paralelo al desarrollo de las técnicas de caracterización de fibras microestructuradas y su fabricación, he ido trabajando en el desarrollo de diferentes láseres y amplificadores de fibra óptica. En lo que se refiere a los láseres pulsados en régimen mode-locked, me he centrado en el uso de moduladores pasivos y he investigado varias configuraciones para el oscilador. Por el camino han ido surgiendo algunas ideas adicionales que, aunque se salen del marco que establece este objetivo general, han proporcionado resultados interesantes y, en nuestra opinión, constituyen un buen complemento, por lo que nos ha parecido adecuado incluirlos en este texto. A modo de ejemplo, se ha desarrollado un láser multilínea para aplicaciones de filtrado de señales de microondas, o un láser multilínea basado en efecto Raman, ambos fundamentados en fibras convencionales.