Làsers d’infraroigs

Universitat de Munich-UAB-CRILASER
Departament de Física - Grup d’Òptica

“Un làser de Munich a Barcelona. Homenatge a Ramón Corbalán”
El professor Francesc Pi descriu com el Grup d’Òptica va utilitzar aquest instruments en la recerca i com van representar l’inici de la col·laboració universitat-empresa.

Els anomenats làsers de CO2 utilitzen una barreja de CO2, N2 i He per funcionar. És un dels làsers comercials més potents (desenes de Watts, funcionant en continu) i dels que tenen més eficiència. Emeten en l’infraroig, normalment a 10.6µm, però per aplicacions científiques es poden sintonitzar. En aquest cas poden emetre en desenes de línies espectrals al voltant de les bandes de 10.6µm o de 9.6µm.

Esquema general d’un làser de CO2

En el Grup d’Òptica del Departament de Física es va a començar a treballar amb làsers de CO2 a mitjans dels anys 80 del segle passat, al llarg de tres línies diferents. La primera correspon al disseny, construcció i estudi de dos prototips de làsers de CO2 en guia d’ona, excitats per radiofreqüència, per encàrrec de CRILASER S.A., empresa de Barcelona que fabricava làsers de CO2 per aplicacions industrials amb una tecnologia menys sofisticada.

Prototip de làser de CO2, fabricat a la UAB en conveni amb la empresa CRILASER

Per a la segona línia de recerca es va utilitzar un làser de CO2 sintonitzable com a font per bombejar làsers Raman moleculars (de SH3OH, per exemple) que emeten en el infraroig llunyà (longitud d’ona de l’ordre de 100 µm). A més d’estudiar el règim d’emissió contínua, en la dècada dels 1990 fou molt important estudiar inestabilitats, en particular el seu comportament caòtic, molt similar al famós model teòric de Lorentz (en el que es va popularitzar l’anomenat efecte papallona). En aquesta línia es varen publicar uns 40 articles en revistes internacionals de prestigi i realitzar varies tesis de doctorat.

Finalment, cap a finals del segle passat es varen estudiar una gran varietat de fenòmens dinàmics molt interessants que varen tenir lloc en la pròpia emissió del làser de CO2 quan es modula de manera periòdica algun dels paràmetres, per exemple les pèrdues de la cavitat làser (línia de recerca 3).

Làser d’infraroig donat a la UAB per la Universitat de Munich gràcies a una estada a aquesta Universitat de Ferran Laguarta Bertrán, en aquells dies, becari del professor Corbalán.

Resultat d’aquesta recerca són uns 20 articles científics en revistes internacionals de prestigi i la defensa de varies tesis de doctorals sota la direcció del professor Ramón Corbalán Yuste (1946-2019). De reconegut prestigi, el professor Corbalán, va ingressar a la UAB com a professor agregat el 1975, per després ser catedràtic del Grup d'Òptica del Departament de Física, director del Departament de Física de la UAB del 1990 al 1994, i coordinador de la comissió "Física i Ciències de l'Espai" de l'Agència Nacional d'Avaluació i Prospectiva – ANEP (2010-2013).

Ramón Corbalán Yuste al seu despatx de la UAB

Actualment, els làsers es conserven sense ús en un laboratori del Grup d’Òptica.

 

Bibliogràfia

  • M. Arjona. “Influencia de la polarización de la luz en la dinámica de los láseres bombeados ópticamente”. Tesis. Universitat: Autònoma de Barcelona / Facultat de Ciències. 1994
  • M. Arjona, R. Corbalán, J. Pujol, F. Laguarta, R. Vilaseca. “Influence of light polarization on the dynamics of optically pumped lasers”. Physical Review A, 41, 6559 - 6562 (1990). Rapid Communication.
  • A. Bertolini, G. Garelli, A. Moretti, F. Strumia, M. X. Qiu, R. Corbalán, C. M. Cojocaru. “FIR spectroscopy of ethyl bromide and trioxane: New laser transitions and assignments". Infrared Physics and Technology, 38, 437-442 (1997)
  • V. N. Chizevsky, R. Corbalán. “Experimental observation of parametric effects near period doubling in a loss-modulated CO2 laser". Physical Review A, 53, 1830 - 1833 (1996)
  • V. N. Chizevsky, R. Corbalán. "Experimental observation of perturbation-induced intermittency in the dynamics of a loss-modulated CO2 laser". Physical Review E, 54, 4576 - 4579 (1996)
  • V.N. Chizhevsky, R. Corbalán. “Phase scaling properties of perturbation-induced multistability in driven nonlinear systems”. Physical Review E, 88, 2360 (2002)
  • V.N. Chizhevsky, R. Corbalán, A.N. Pisarchik. “Attractor splitting induced by resonant perturbations". Physical Review E, 56, 1580-1584 (1997)
  • V.N. Chizhevsky, R. Vilaseca, R. Corbalán. “Amplification of near-resonant signals via stochastic resonance in a chaotic CO2 laser".  Physical Review E, 61, 6500 – 6505 (2000)
  • J. Cortit. “Study of two laser models: i) Mode decomposition of the electric field in a Raman laser ii) Response of a modulated CO2 laser to loss perturbations at half the modulation frequency”. Tesis. Universitat: Autònoma de Barcelona / Facultat de Ciències. 1996
  • R. Corbalán, J. Cortit, A. Pisarchik, V.N. Chizhevsky, R. Vilaseca. “Investigation of a CO2 laser response to loss perturbation near period-doubling”. Physical Review A, 51, 663-668 (1995)
    P. Glorieux, C. Lepers , R. Corbalán, J. Cortit , A. Pisarchik. “Phase-sensitive signal amplification and squeezing near period-doubling bifurcation in a CO2 laser”. Optics Communications, 118, 309 - 316 (1995)
  • R. Corbalán, F. Laguarta, J. Pujol, R. Vilaseca. “Lorenz-like dynamics in Doppler-broadened coherently pumped lasers”. Optics Communications, 71, 290 - 294 (1989). Reproduït en: “Selected Papers on Optical Chaos”, eds. F.T. Arecchi and R.G. Harrison (SPIE Milestones Series, Vol. MS75, Bellingham, 1993) pp. 366 -370
  • R. Corbalán, A.N. Pisarchik, V.N. Chizhevsky , R. Vilaseca. “Experimental study of bi-directional pumping of a far-infrared laser". Optics Communications, 133, 225 - 228 (1997)
  • A. Kulminskii, R. Vilaseca, R. Corbalán. “Nonlinear dynamics of an optically pumped laser with pump polarization modulation: stabilization of unstable steady states". Journal of the Optical Society of America B, 16, 1049 – 1058 (1999)
  • F. Laguarta. “Contribución al estudio de los láseres de gas bombeados ópticamente”. Tesis. Universitat: Autònoma de Barcelona / Facultat de Ciències. 1985
  • F. Laguarta, G. Merkle, J. Heppner, R. Corbalán, R. Vilaseca. “Standing-wave forward-backward gain asymmetry in optically pumped gas lasers”. Physical Review Letters, 57, 831 - 834 (1986)
  • A. N. Pisarchik. V.N. Chizhevsky, R. Corbalán, R. Vilaseca. "Experimental control of nonlinear dynamics by slow parametric modulation". Physical Review E, 55, 2455 - 2461 (1997)
  • A.N. Pisarchik, R. Corbalán.“Stochastic resonance in a chaotic laser". Physical Review E, 58, R2697 – R2700 (1998)
  • A.N. Pisarchik, R. Corbalán. “Parametric nonfeedback resonance in a period doubling system".  Physical Review E, 59, 1669 – 1674 (1999)
  • A.N. Pisarchik, R. Corbalán.. “Shift of saddle-node bifurcation points in a system with a slow harmonic parameter perturbation".  Physica D, 150, 14 - 24 (2001)
  • J. Pujol. “Dinámica no lineal en láseres con bombeo coherente”. Tesis. Universitat Autònoma de Barcelona. Facultat de Ciències. 1990
  • J. Pujol, F. Laguarta, R. Vilaseca, R. Corbalán. “Influence of pump coherence on the dynamic behavior of a laser”. Journal of the Optical Society of America B, 5, 1004 - 1010 (1988)
  • E. Roldán, G. J. de Valcárcel, J. Pujol, U. Hübner, D.Y. Tang. (Artícle Invitat). “Models, Predictions, and Experimental Measurements of Far Infrared NH3-Laser Dynamics and Comparisons with the Lorenz-Haken Model”. Applied Physics B, 61, 223 - 242 (1995)
  • F. Silva, R. Vilaseca, R. Corbalán. “Theoretical gain spectrum of coherently pumped mid-infrared Fabry-Perot lasers”. Optics Communications, 94, 589 - 598 (1992)
  • C. O. Weiss, R. Vilaseca, N. B. Abraham, R. Corbalán,
  • F. Silva,R. Corbalán, R. Vilaseca. “Bi-directional pumping of far-infrared lasers: theoretical gain spectrum and transferred Lamb-dip line shape”. Optics Communications, 114, 519-528 (1995)
  • C. Serrat, A. Kulminskii, R. Vilaseca, R. Corbalán.“Polarization chaos in an optically pumped laser”. Optics Letters, 20, 1353 - 1355 (1995)
  • R. Vilaseca, R. Corbalán. “Lorenz chaos in optically pumped lasers” (Article Invitat). Europhysics News, 23 ,27 - 30 (1992)

Més informació