Formación y dinámica de patrones transversos en láseres de colorante y CO2

Resumen

El trabajo versa sobre la dinámica espacio-temporal de láseres de gran apertura, en láseres de colorante y CO2. En una primera parte se estudia experimental y teóricamente la dinámica resuelta en el tiempo de un láser de CO2 de apertura moderada. La evolución temporal local de la intensidad muestra una evolución caótica. Un sistema de corte de pulso laser desarrollado por el grupo permite obtener imágenes cuassintantáneas de la distribución transversa de intensidad. Se observa que el patrón instantáneo es desordenado e irreproducible de disparo a disparo. Sin embargo, imágenes integradas en el tiempo del patrón evidencian la existencia de un orden espacial que solo se manifiesta en el promedio, como sucede en otros sistemas formadores de patrones. Toda la dinámica se puede simular mediante un modelo basado en las ecuaciones de Maxwell-Bloch. Otro estudio experimental en un laser isótropo de CO2 de bajo número de Fresnel permite observar una dinámica de competición de polarización. La segunda parte del trabajo se centra en la dinámica del láser de colorantes. El estudio de la dinámica local revela la presencia de fluctuaciones de la intensidad local que no responden a efectos geométricos. Es estudio experimental permite relacionar este fenómeno con la dinámica de rotación de las moléculas de colorante en el seno del disolvente. Finalmente, se estudia la formación instantánea de patrones del láser de colorante, observándose la presencia simultanea de estructuras espaciales de dos órdenes de magnitud muy distintos. Tanto la dinámica temporal como la aparición de estas estructuras puede explicarse mediante un modelo basado en las ecuaciones de Maxwell-Bloch y la filamentación de la ganancia.