Estudio de la amplificación de armónicos de alto orden con momento angular orbital en plasmas de kriptón

Abstract

Desde aquel primer dispositivo láser de rubí de Theodore Maiman en 1960, la investigación en este campo ha sido realmente voraz, y su importancia queda reflejada en el hecho de que, en los últimos 60 años, hasta once premios Nobel han sido otorgados a estudios relacionados con los láseres.
Hoy en día la tecnología láser es tan ubicua como variados son los diseños que se han desarrollado, encontrándose presente en todos los niveles de exigencia técnica, desde instalaciones punteras como LIGO para la detección de ondas gravitacionales, hasta dispositivos de uso cotidiano como el DVD. El principal motivo de este interés en el láser es el conjunto de propiedades que poseen, que los diferencian de otras fuentes de radiación. Por la propia naturaleza del fenómeno responsable de un láser, la emisión estimulada, y por el empleo de cavidades ópticas, se alcanzan niveles muy elevados de coherencia, direccionalidad y monocromaticidad, permitiendo la combinación de todas ellas una elevada focalización, es decir, una gran densidad de energía.
Una cavidad óptica o resonante consiste en un sistema que permite que la radiación atraviese en múltiples ocasiones el medio de ganancia, alcanzando así una mayor amplificación y un mayor grado de pureza de las propiedades mencionadas. Las condiciones de contorno que imponen estas cavidades, dan como resultado diferentes “modos”. Entre estos modos, aquellos de interés para este trabajo son los modos de Laguerre-Gauss. El objetivo de este trabajo es caracterizar el pulso amplificado a la salida del plasma, centrándose en analizar si el OAM se ha conservado o en qué aspectos se ha visto afectado por la interacción y propagación en el medio.
Para ello, se han utilizado y desarrollado diferentes herramientas, que han permitido efectuar esta evaluación desde diferentes puntos de vista. Por un lado, se ha considerado la implementación experimental, calculando parámetros como la energía o ampliando el análisis al campo lejano de la salida del plasma, que permiten aproximarse a las magnitudes susceptibles de ser medidas. Por otro lado, en relación con el OAM, con el fin de utilizar un método estándar aplicable en todos los casos simulados, se ha empleado tanto la descomposición en modos helicoidales y su distribución radial, como la descomposición en modos de Laguerre-Gauss. Sin embargo, el objetivo planteado en este proyecto no acaba aquí, sino que es más ambicioso. Actualmente, el empleo de blancos sólidos constituye una estrategia para aumentar la energía de los pulsos resultantes. Es natural plantearse entonces si las conclusiones obtenidas con un gas de baja densidad como el kriptón son extrapolables a este tipo de sistemas.Finalmente, dado el atractivo de un esquema como una guía de ondas, se ha extendido este estudio a plasmas con un perfil de densidad de este tipo. De este modo, se ha acoplado adecuadamente el tamaño del canal con la extensión transversal del haz, modificando el FWHM. Además, el conocimiento extraído del llamado caso base y los casos a mayores densidades facilitan la interpretación de los fenómenos observados, comprendiendo la procedencia de la curvatura observada. De nuevo puede
afirmarse en este caso la conservación del OAM. La combinación de la inyección de armónicos en plasmas amplificadores con la propiedad del OAM puede resultar de gran interés en futuras investigaciones y aplicaciones. Por un lado, los estudios
actuales en ambos campos pueden enriquecerse respectivamente al profundizar en su interacción. Por otro, pueden surgir nuevas aplicaciones que incorporen tecnologías basadas en este concepto.