Search

[EN]In this work we firstly study the influence of different parameters in the temporal characterization of ultrashort laser pulses with the recently developedamplitude swing technique. In this technique, the relative amplitude of two delayed replicas is varied while measuring their second-harmonic spectra. Herewe study the retrieval of noisy traces and the implications of having different delays or phase retardations (relative phases)between the two replicas. Then, we study the capability of the technique to characterize the pulses when the second-harmonic signal is spectrally uncalibrated or incomplete, presenting the analytical calculation of the marginal, which is used to calibrate the traces and to perform the pulse retrievals. We experimentally show the retrieval of different pulses using diverse delays and phase retardationsto perform the amplitude swing trace and demonstrate that, from an uncalibrated trace, both the pulse informationandthe response of the nonlinear process can be simultaneously retrieved.In sum, the amplitude swing technique is shown to be very robust against experimental constraints and limitations, showing a high degree of soundness., Spanish Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) (FIS2017-87970-R, EQC2018-004117-P), Consejería de Educación, Junta de Castilla y León (SA287P18) and FEDER Funds, Fundación General de la Universidad de Salamanca (PC_TCUE18-20_020).

Memoria ID-040 Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2020-2021.

Memoria ID-124. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2019-2020., [ES]El objetivo principal del proyecto es demostrar a los estudiantes que la labor divulgativa, en particular en el ámbito de la óptica y la fotónica, además de un servicio hacia la sociedad muy enriquecedor, implica una refelexión y profundización sobre los conceptos manejados en las charlas y/o experiencias que es tremendamente útil para un mejor aprendizaje de los mismos por parte de los divulgadores

Memoria ID-120. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2018-2019.

Memoria ID-0046. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2017-2018.

Memoria ID-0250. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2015-2016.

Memoria ID-0306. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2014-2015.

Trabajo de fin de Grado. Grado en Física. Curso académico 2021-2022., [ES]El presente trabajo se centra en láseres de fibra óptica dopada con erbio. En primer lugar, se ha plan teado el diseño de un sistema de este tipo para su operación en régimen continuo. Posteriormente, se han introducido las modificaciones necesarias para su operación en régimen pulsado mediante encade nado de modos pasivo, basado en la técnica de rotación no lineal de la polarización. Ambos diseños se han implementado empleando dos elementos amplificadores diferentes como medios activos. El objeti vo principal de este trabajo es la caracterización de cada sistema en ambos regímenes, continuo y pul sado, para su posterior comparación. Además, como objetivo secundario se plantea estudiar la imple mentación y el efecto de una etapa de post-amplificación de uno de los osciladores estudiados, con el amplificador restante en la etapa externa de amplificación., [EN]The current work focuses on erbium-doped fiber lasers. First, the design of such a system operating in continuous-wave regime has been considered. Subsequently, regarding its operation in pulsed mode locking regime, the corresponding modifications have been introduced. Mode-locking is here achieved by means of the nonlinear polarization rotation technique. Both designs have been implemented using two different amplifier elements as active medium. The main objective of this work is the characteriza tion of each system in both continuous-wave and pulsed regimes, allowing for a comparison between systems. Moreover, as a secondary objective, the implementation and effects of a post-amplification stage of one of the oscillators, with the remaining amplifier as external stage, have been studied

Trabajo de fin de Grado. Grado en Física. Curso académico 2020-2021, [ES]En este trabajo se ha efectuado una revisión bibliográfica del estado del arte de las pinzas ópticas, señalando el fundamento físico de su funcionamiento, las distintas aproximaciones que se pueden llevar a cabo en el estudio de las fuerzas ópticas implicadas y algunas de sus principales aplicaciones biológicas., [ENIn this paper we carried out a bibliographic review of the operation of optical tweezers, pointing out the physical basics of its operation, the different approaches that can be carried out in the study of the optic forces involved and some biological applications]

Trabajo de Fin de Máster del Máster en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas, curso 2020-2021, [ES] El 15 de marzo de 2020 es una fecha a la que la comunidad docente española mirará a lo largo de la historia con recelo, esa fecha cambió el significado de recursos informáticos en el aula ( (Luca, 2020) (Cortina, 2020) . A partir de ese día, los docentes emprendieron un vertiginoso viaje hacia la docencia on-line, nuevas metodologías de aprendizaje, nueva distribución de aula, nuevos instrumentos de evaluación… Ahora bien, ¿esto ha sido posible para todas las materias que se imparten en la Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato? ¿Qué sucede con la Tecnología y el aula-taller? Este trabajo de investigación se centra principalmente en la obtención y recopilación de los recursos digitales disponibles en la red para poder realizar ese trabajo de aula-taller con alumnos de Primero de Educación Secundaria Obligatoria que cursan la asignatura de Tecnología así como solventar la casuística de posibles confinamientos parciales. Se realiza una propuesta de diferentes tipos de metodologías (Quintanilla Espinoza, 2010) de aprendizaje para los bloques de contenidos presentes en esta asignatura, como por ejemplo metodologías de Gamificación (Bauerová, 2007), restando protagonismo a la metodología por proyectos clásica de esta materia (Llorens-Largo, 2021). Por último se realiza una propuesta de cinco proyectos, tres individuales y dos grupales, utilizando en estos últimos una metodología cooperativa basada en un montaje mediante una carrera de relevos, en el que los alumnos no tendrán contacto físico en la construcción de los proyectos propuestos., [EN] March 15, 2020 is a date that the Spanish teaching community will look at throughout history with suspicion, that date changed the meaning of computer resources in the classroom (Luca, 2020) (Cortina, 2020). From that day on, teachers embarked on a dizzying journey towards on-line teaching, new learning methodologies, new classroom distribution, new assessment tools.... However, has this been possible for all subjects taught in Compulsory Secondary Education and Baccalaureate? What about Technology and the classroom-workshop? This research work is mainly focused on obtaining and compiling the digital resources available on the net in order to be able to carry out this classroom-workshop work with students in the first year of Compulsory Secondary Education taking the subject of Technology, as well as to solve the casuistry of possible partial confinements. A proposal is made for different types of learning methodologies (Quintanilla Espinoza, 2010) for the blocks of contents present in this subject, such as Gamification methodologies (Bauerová, 2007), taking away the protagonist of the classic project methodology of this subject (Llorens-Largo, 2021). Finally, a proposal of five projects is made, three individual and two group projects, using in the latter a cooperative methodology based on an assembly through a relay race, in which students will not have physical contact in the construction of the proposed projects.

[ES] La presente investigación, que corresponde al trabajo de tesis doctoral, nació de la inquietud por conseguir un pulso de luz con tan solo algunos pocos ciclos, y que fuese lo suficientemente energético para aplicaciones en investigación científica, basándose en la técnica de la post-compresión temporal en fibra hueca. Se ha investigado la posibilidad de acoplar un pulso láser a los modos altos de una fibra hueca, en un régimen de alta no linealidad, para formar una auto-compresión solitonica. La etapa inicial del trabajo consistió en la implementación de un modelo numérico capaz de describir la propagación espacio- temporal de un pulso en el interior del núcleo de la fibra hueca. En esta etapa se logró identificar los modos altos que mostraban la auto-compresión con la menor pérdida energética. Para clasificar las bondades de la auto-compresión se propuso un factor de calidad, que relaciona la intensidad pico del pulso y su duración temporal, tanto en el límite de Fourier como en el pulso medido. También logramos identificar la dinámica intermodal que tiene lugar durante el proceso de auto-compresión del pulso: se corroboró la transferencia energética oscilante entre distintos modos espaciales de la fibra, y se observó que los nuevos modos espaciales que se crean durante la propagación no lineal presentan dos contribuciones, una que se distancia del modo principal por el walk-off entre modos, y otra que queda atrapada por el modo principal que forma el haz láser. Este proceso de auto-compresión del pulso que presenta la dinámica de modos espaciales descrita anteriormente es lo que hemos denominado la formación de un "solitón temporal vestido". Adicionalmente, hemos comprobado que este tipo de solitones viene acompañado por la formación de ondas dispersivas (DW) en la zona del ultravioleta y, gracias al modelo numérico bidimensional que utilizamos, logramos identificar nuevas ondas dispersivas en la región del infrarrojo medio, cuyo origen está en la generación de ondas dispersivas intermodales. También pudimos conformar el carácter multimodal de la auto-compresión cuasi-solitónica, comparando la energía del solitón temporal vestido y la energía estimada para la formación de un solitón temporal monomodo propuesta por un trabajo previo. Para validar estos hallazgos teóricos se realizaron medidas experimentales, tanto espacio-espectrales como espacio-temporales (utilizando la técnica d-scan). Las medidas experimentales mostraron resultados alentadores, que conformarían uno de los resultados del trabajo teórico realizado previamente, la transferencia energética entre modos en un régimen de alta no linealidad. Adicionalmente, se realizaron simulaciones computacionales complementarias con los parámetros de laboratorio, que refuerzan los resultados experimentales, demostrando que la energía que porta el haz se transfiere del modo espacial fundamental (EH11) a los modos superiores. Podemos concluir que la propuesta de este trabajo de usar modos altos de la fibra hueca para inducir una auto-compresión en el pulso insertado permite generar pulsos de pocos ciclos en la zona del infrarrojo cercano (800 nm). Queda demostrado que el uso de modos altos de la fibra hueca permitiría lograr pulsos de apenas unos pocos ciclos, incluso de ciclo único. Entre las ventajas que tendría esta técnica estaría la de prescindir de la eta- pa de compensación de fase que tiene la técnica de post-compresión o, en caso de no ser posible, asegurá que la fase espectral generada durante la propagación no lineal es corregible. Por otro lado, la formación de ondas dispersivas en el infrarrojo medio abre nuevas posibilidades de generación en radiación de dicho rango espectral, que tiene enorme potencial en otros campos de la óptica. Finalmente, este trabajo da pie a continuar investigando y perfeccionando, tanto teórica y experimentalmente, la posibilidad de utilizar fibras huecas más cortas, o con distinta geometría, para lograr pulsos más energéticos o pulsos de un sólo ciclo.

[ES] Multicapas de películas ultrafinas basadas en la aleación de CoFeB y con anisotropía magnética perpendicular (PMA) constituyen unos sistemas muy prometedores para diferentes aplicaciones tecnológicas como, por ejemplo, memorias no volátiles de bajo consumo energético y alta velocidad. Sin embargo, y antes de poderlas utilizar en ninguna aplicación tecnológica, es necesario comprender la dinámica de sus propiedades magnéticas. Con la intención de poder realizar estudios dinámicos de las propiedades magnéticas en este tipo de materiales, un objetivo de esta tesis doctoral fue el desarrollo de un montaje compacto y versátil de medidas magnetoópticas resueltas en tiempo (TR-MO). Nuestro montaje TR-MO ha sido diseñado para su uso en diferentes configuraciones magnetoópticas y con diferentes fuentes láser. El equipo de TR-MO ha sido usado para investigar las propiedades estáticas y dinámicas de las multicapas [CoFeB(tCoFeB)/Pd]N. En primer lugar, investigamos la respuesta magnética del sistema multicapa cuando fijamos el número de bicapas en N = 5 y el espesor de la película de CoFeB se modificó entre 1 y 5 Å. A continuación, hemos investigado los casos en los que se varía N entre 3 y 15 bicapas para muestras con un espesor de la capa de CoFeB (tCoFeB) de 3 y 4 Å. Además, se han estudiado otras estructuras, conocidas como “Exchange spring magnets”, y donde las multicapas [CoFeB(𝑡𝐶𝑜𝐹𝑒𝐵 = 3 Å)/Pd]5 constituyen el sistema magnéticamente duro y con PMA, mientras que la capa de Co es la parte magnética blanda con anisotropía en el plano de la muestra y un espesor (𝑡𝐶𝑜) que se modificó entre 0 y 25 Å. Estos estudios han sido complementados con medidas en el campo de las frecuencias empleando la espectroscopia VNA-FMR (Resonancia Ferromagnética basada en un Analizador de Redes). En el último capítulo de esta tesis doctoral, enfocamos nuestro trabajo a estudiar la posibilidad de modificar y manipular el magnetismo de una muestra mediante el campo eléctrico de la luz. De este modo, nuestro montaje TR-MO ha sido diseñado para ser capaz de emplear pulsos ultracortos en el régimen de pocos ciclos, con duraciones menores de 5 fs, y obtenidos mediante la técnica de post-compresión en fibra hueca rellena de gas. Se presentan resultados preliminares, empleando dichos pulsos ultracortos con su fase portadora-envolvente (CEP) estabilizada, que confirman que el proceso de desimanación del sistema de multicapas considerado se ve afectado directamente por el campo eléctrico de la luz.

[ES] En este resumen se pretenden mostrar los estudios realizados en el marco de la presente tesis. Por motivos de espacio, no se incluyen todos los resultados obtenidos que han sido presentados en los capítulos anteriores. El propósito de esta tesis es el desarrollo de una técnica para medir la amplitud y fase espaciotemporal de los pulsos láser ultracortos y sus aplicaciones. El núcleo de la tesis se divide en tres partes, que corresponden a la presentación de la técnica (R.2), las aplicaciones a óptica difractiva (R.3), a óptica no lineal y a pulsos de pocos ciclos ópticos (R.4). En la Sección R.1 de introducción se presentan el marco y la motivación de la tesis, los conceptos básicos sobre pulsos láser ultracortos, y el estado del arte de las técnicas ya existentes para la caracterización de los pulsos. La Sección R.2 comienza revisando la caracterización de pulsos por medio de interferometría espectral, para después presentar la técnica que hemos desarrollado para la caracterización espaciotemporal de los pulsos (STARFISH), la cual se basa en un acoplador de fibra óptica como parte del interferómetro. En la Sección R.3, presentamos las aplicaciones que involucran elementos ópticos difractivos en régimen de propagación lineal. Esta parte cubre los fundamentos del acoplamiento espaciotemporal durante la propagación de pulsos difractados por una placa zonal (Capítulo 5), la aplicación a una lente difractiva kinoforme incluyendo la medida del frente de ondas resuelto espectralmente. La aplicación a procesos no lineales y a pulsos de pocos ciclos se presenta en la Sección R.4, en la que estudiamos la dinámica de la propagación de pulsos intensos en el régimen de filamentación. Posteriormente, se presenta la aplicación de STARFISH a pulsos de pocos ciclos generados en un oscilador ultrarrápido, y a continuación, a la post-compresión de pulsos amplificados en una fibra hueca. Por último, se resaltan las principales conclusiones de la tesis, [EN] This thesis is devoted to the development of a technique for the measurement of the spatiotemporal amplitude and phase of ultrashort laser pulses and its applications. The core of the thesis is divided into three parts, which correspond to the presentation of the technique (Part I), its applications to diffractive optics (Part II) and to nonlinear optics and few-cycle pulses (Part III). Each part is divided into three chapters. The core of the thesis is preceded by an introductory chapter, which contains the scope and motivation of the thesis, the basic concepts about ultrashort laser pulses, and the state of the art of the already existing techniques for pulse characterization. Part I begins with a review of the temporal pulse characterization carried out by means of spectral interferometry (Chapter 2). Then, in Chapter 3, its extension to the spatial domain is introduced and, finally, in Chapter 4 we present the technique that we developed for spatiotemporal pulse characterization (STARFISH), which is based on a fiber optic coupler as part of the interferometer. In Part II, we will present its applications where diffractive optical elements in linear propagation regime are involved. This part covers the fundamentals of spatiotemporal coupling during propagation of pulses diffracted by a zone plate (Chapter 5), the application to a focusing kinoform diffractive lens, including the frequency-resolved wavefront measurement (Chapter 6), the production of fractal-shaped pulses and a dispersion compensated module for a diffraction grating (Chapter 7). The application to nonlinear processes and few-cycle pulses is discussed in Part III. In Chapter 8, we track the propagation dynamics of intense pulses under the regime of filamentation. Then, we present the application of STARFISH to few-cycle pulses delivered by an ultrafast oscillator (Chapter 9) and after post-compression of amplified pulses in a hollow-core fiber (Chapter 10). Finally, the main conclusions of this thesis are highlighted. The characteristics of the laser systems employed in the experiments are detailed in Appendix A

[ES] Hoy en dia los pulsos laser de femtosegundo son generados rutinariamente y, gracias a su alta potencia pico y corta duracion, se usan en un amplio n umero de aplicaciones, desde el ambito industrial al m edico o cient co. Por ejemplo son aplicados para observar el movimiento de las moleculas dentro de una reacci on qu mica, o para acelerar electrones o incluso part culas m as pesadas. La presente tesis de doctorado est a dedicada a una de las multiples aplicaciones de los pulsos de femtosegundo: la generaci on de arm onicos de orden alto (HHG). HHG es un proceso donde un pulso de alta potencia genera nuevas frecuencias, por encima del l mite actual de longitudes de onda accesibles con laseres convencionales. Temporalmente, la radiaci on generada es emitida en forma de un tren de pulsos con una duraci on de centenares de attosegundos (incluso decenas en algunos casos), lo que a~nade inter es a esta aplicaci on. En los experimentos detallados en este trabajo estudiamos la dependencia de la HHG en parametros clave del proceso, como son la fase del pulso generador, la posici on del jet de gas o las condiciones de focalizaci on. Esto nos permite controlar las caracter sticas de la radiaci on XUV emitida. Adem as, analizamos la relevancia de la propagaci on macrosc opica de estas nuevas frequencias, incluyendo una comparaci on con simulaciones te oricas. Ya que la HHG precisa de pulsos de femtosegundo, se hace necesario entender c omo trabajar con ellos. Con este prop osito, en el primer cap tulo de la tesis se describen los pulsos de femtosegundo, inclu da su generaci on, caracterizaci on y propagaci on. Hemos usado nuevas t ecnicas de caracterizaci on, como STARFISH, o desarrollado otras como la versi on en un solo disparo de l d-scan. Se han estudiado tambi en los efectos no lineales que aparecen en la propagaci on de un pulso de femtosegundo, los cuales inducen cambios en su espectro y per l espacial. En el segundo cap tulo, se describe la HHG, el montaje experimental del que se dispone en el laboratorio y los principales resultados. El primer experimento analiza la in uencia de la propagaci on no lineal en el gas en los arm onicos emitidos. Adem as, se han realizado dos experimentos para estudiar la in uencia del acuerdo de fase en la generaci on de radiaci on XUV, en los que se ha visto que juega un papel fundamental en la creaci on de un continuo en el espectro XUV y en la dependencia con la CEP del pulso generador. Tambi en se han estudiado focalizaciones alternativas, como es el uso de un singlete con aberraci on crom atica o de un v ortice infrarrojo con momento angular orbital., [EN] Femtosecond laser pulses are nowadays routinely generated and, thanks to their high peak power and short duration, are used in a wide range of applications, either industrial, medical or scienti c. They are used, for instance, to observe the molecular motion inside a chemical reaction, or to accelerate electrons or heavier particles. This PhD thesis is devoted to one of the many applications of femtosecond pulses: the high-order harmonic generation (HHG). HHG is a process where a high power pulse drives the generation of new frequencies, far beyond the current limit of wavelengths achievable with conventional lasers. Temporally, the radiation generated is emitted in bursts of pulses with a duration of hundreds of attosecond (even dozens in some cases), which adds interest to this application. In the experiments presented in this work we study the HHG dependence on key parameters in the generation, such as phase of the driving pulse, gas-jet position or focusing conditions. This allows us to control the characteristics of the emitted XUV radiation. In addition, macroscopic propagation of the new frequencies relevance in the emitted radiation is examined through comparison to theoretical simulations. Since HHG is driven by femtosecond pulses, it is essential to understand how to work with them. For this purpose, in the rst chapter of the thesis, femtosecond pulses are described, including their generation, characterization and propagation. Novel techniques of characterization have been used, as STARFISH or developed, as single-shot d-scan (developed in Paper I), which are detailed in Section 1.3. Propagation of femtosecond pulses can lead to nonlinear e ects that induce spectral and spatial changes in the pulse, as explained in Section 1.4. During this thesis work, we have studied two nonlinear propagation regimes: Paper II is devoted to study how the driving pulse lamentation a ects on the HHG, and Paper III is dedicated to post-compression in hollow core- ber. In the nal section, laser systems used in this thesis work are described. In the second chapter, HHG is described and main results reported. In Section 2.2 the experimental setup employed is detailed, and the following sections are devoted to the experiments carried out. In Paper IV the in uence of the phase-matching in the CEP dependence of the harmonics is studied, while in Paper V we analyze the generation of extreme ultraviolet (XUV) continuum. Finally, alternative focusing schemes are examined: in Paper VI, infrared generating pulses are focused by means of a chromatic singlet lens, while in Section 2.5.2, XUV vortices are generated by using a driving pulse with orbital angular momentum.