Estudio experimental de nuevos mecanismos para el desarrollo de fuentes supercontinuas de espectro controlado en fibras ópticas con bombeo continuo

Resumen

Las fuentes de luz supercontinuas derivan de la interacción no lineal de un láser monocromático intenso con un medio transparente. Éste puede ser un medio sólido, líquido o gaseoso. Si un láser de potencia suficientemente elevada se propaga a través de un medio con las condiciones apropiadas de dispersión, la interacción con el material genera un amplio espectro de longitudes de onda, similar a una fuente de luz blanca. La primera descripción de este comportamiento data de hace más de treinta años. Desde entonces las fuentes de luz supercontinuas han sido empleadas en múltiples aplicaciones como la espectroscopía, la biomedicina o las telecomunicaciones, fundamentalmente debido a su amplio espectro, su alto brillo, su coherencia espacial y la calidad de su haz de luz. El láser supercontinuo es generado de manera óptima en fibras ópticas que, en comparación con otros materiales, son especialmente adecuadas debido a que los efectos no lineales se amplifican a lo largo de grandes longitudes de propagación, al elevado confinamiento de la luz y a la posibilidad de controlar la dispersión de la fibra de forma apropiada. Además, las fibras ópticas presentan un mínimo de requerimientos de alineación y mantenimiento. El objetivo de esta tesis ha sido investigar nuevos mecanismos para mejorar el control del espectro de las fuentes de luz supercontinuas generadas en fibras de sílice estándar con el empleo de láseres de bombeo continuos. En particular, parte de este trabajo está orientado al desarrollo de fuentes de amplio espectro para su aplicación a la tomografía óptica coherente. El resto de este trabajo está dirigido a la comprensión de los principales procesos involucrados en la generación de supercontinuo con bombeo continuo. Este estudio se ha llevado a cabo a través de una análisis del papel de la dispersión en la anchura del espectro y en la distribución espectral de potencia del supercontinuo. Se ha constatado que, en el caso de fibras estándar, las cuales presentan un cierto perfil plano de dispersión, el efecto Raman domina sobre la dispersión cromática cuando se bombea por encima de un determinado nivel de potencia. Finalmente, la estructura espectral del supercontinuo parece confirmar experimentalmente los últimos modelos teóricos, para los cuales las colisiones de solitones y el efecto de procesos estadísticos son responsables de un elevado desplazamiento en frecuencia de solitones. Estos efectos son los mayores responsables de la generación de fuentes supercontinuas extremadamente anchas que se observan con el uso de bombeos continuos.