En este proyecto se propone construir un sistema para la reconfiguración de pulsos de femtosegundos de alta velocidad de muestreo y actualización, basado en técnicas de óptica adaptiva. El sistema consistirá en un lazo retroalimentado entre un sistema de caracterización de pulsos de femtosegundos tipo SHG-FROG (Second Harmonic Generation-Frequency Resolved Optical Gating) y un espejo deformable de membrana conectados a través de una PC y controlado por un algoritmo genético. Este reconfigurador de pulsos utilizará el ancho de banda total de los pulsos de 150 fs provenientes del láser de Ti:zaf disponible actualmente en el laboratorio de Pulsos Ultracortos del CCADET-UNAM. Como parte de una colaboración multidisciplinaría, el sistema de reconfiguración será utilizado para el estudio y compensación de efectos de distorsión de pulsos de femtosegundos provocados por diferentes sistemas ópticos, así como la asistencia en nanolitografía tridimensional por polimerización en foto-resinas.

Diferentes requisitos existen entre los potenciales usuarios para quienes la reconfiguración de pulsos es de interés. Por ejemplo, en la ionización láser o procesamiento de materiales se requieren pulsos con tiempos de subida rápidos ya que el umbral de la ablación láser se encuentra muy bien definido y es particularmente sensible a la intensidad del pulso [4-7]; en femtoquímica, pulsos con fase espectral altamente estructurada pueden ser requeridos para excitar determinados enlaces moleculares [8]; en microscopia no lineal para maximizar la intensidad pico en la posición de la muestra por medio de la compensación de un retraso de la velocidad de grupo [9], entre otros. Una de las potenciales aplicaciones en desarrollo tecnológico sería el diseño y construcción de cavidades láser activas utilizando espejos deformables dinámicos con los cuales se pueda lograr la recompresión de pulsos intracavidad así como la compensación de aberraciones por astigmatismo y por procesos térmicos, por ejemplo. El potencial y las diferentes posibles aplicaciones de pulsos de femtosegundos prediseñados son muy amplias. Un diseño de fase espectral predeterminada, así como la selección de los componentes ópticos adecuados para compensar las posibles distorsiones del pulso de entrada generados por diferentes elementos dispersivos y difractivos, son necesarios para lograr el perfil de intensidad espacio-temporal óptimo en la posición de la muestra. Por ejemplo, una intensidad máxima es lograda con un ancho temporal y un tamaño de haz mínimo. En nuestro caso particular y como parte de una colaboración multidisciplinaría entre tres grupos de investigación dentro del CCADET-UNAM, el sistema que se propone en el presente proyecto será utilizado para compensar efectos de distorsión sufridos por los pulsos al propagarse por diferentes sistemas ópticos [10-14], así como la asistencia en nanolitografía tridimensional por polimerización en foto-resinas [15-18]. Actualmente, no existe en México un sistema dedicado a la litografía con láser ultrarrápido de barrido. El grupo de Fotónica de Microondas del CCADET-UNAM ha desarrollado, de manera reciente, una tecnología novedosa de nano-posicionamiento [15] la cual ha sido acoplada con el láser de pulsos de femtosegundos del laboratorio de Óptica No Lineal y con el cual ya se han comenzado a obtener los primeros resultados (Proyecto PAPIIT IN112306). En particular, se ha construido un sistema de nanolitografía óptica y se ha demostrado la capacidad de fabricar MEMS de polímeros trasparentes. Se considera que la implementación del reconfigurador de pulsos, aquí propuesto, permitirá un control más eficiente en el proceso de la polimerización de la fotoresina. En combinación con ambas técnicas, reconfiguración de pulsos y litografía laser de barrido, en un futuro se espera poder fabricar microlentes, guías de onda y otros dispositivos ópticos para fotónica integrada con porpiedades ópticas (forma e índice de refracción) moduladas y contoraldas a escala micrométrica. Adicionalmente, se propone explorar la fabricación de dispositivos óptomecánicos. Por otro lado el estudio teórico y desarrollo experimental obtenidos por el grupo de Sistemas Ópticos del CCADET, en los últimos años, permitirá le selección ideal de componentes para lograr los mejores resultados en cuestión de eliminación de aberraciones espaciales y temporales [14]. En este proyecto serian, además, involucrados jóvenes estudiantes a nivel licenciatura y a nivel posgrado. Es importante señalar que en general la óptica ultrarrápida de femtosegundos en México se encuentra muy limitada y solo un par de grupos de investigación la llevan a cabo. Dos premios Nobel en los diez últimos años han sido otorgados a esta disciplina: http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2005/ http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1999/