Guías ópticas fabricadas con pulsos ultracortos en materiales luminiscentes: estudios fundamentales para aplicaciones en fotónica

Este trabajo se presenta nuevos resultados experimentales de fabricación y caracterización de guías de onda ópticas acanaladas, generadas mediante micromaquimado con pulsos laser de femtosegundos (fs). Dicha técnica, conocida como escritura directa con pulsos laser de femtosegundos (FLDW) se ha extendido ampliamente en el área de la fotónica integrada, ofreciendo como principales ventajas: la alta definición espacial de las estructuras fabricadas, la posibilidad de realizar una inspección de guiado in situ durante la fabricación, la reducción en los pasos de fabricación de dispositivos fotónicos, la amplia variedad de materiales transparentes accesibles a este procesamiento y la tridimiensionalidad lograda. En este trabajo se ha implementado por primera vez dicha técnica en dos materiales fotónicos gran interés: por un lado en un cristal de Cr:LiSAF y por otro lado en un cristal co - dopado de Er/YbLiNbO3, dos materiales dopados con iones activos luminiscentes (Cr3+ y Er3+ / Yb3+ respectivamente) que ya han demostrado ofrecer buenas propiedades ópticas.Fil: Biasetti, Demian Arístide. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; Argentin

Luminescent features in double-track type II waveguides made in Er/Yb:LiNbO3 by Ultrafast Laser Inscription

This work reports the first double-track type II waveguides fabricated by Ultrafast Laser Inscription (ULI) in a z-cut crystal of Er0.5% Yb0.5%LiNbO3. The light-guiding properties were explored and it was found that both polarization modes, TE and TM, are supported at a wavelength of 1550nm. Also, a thorough spectroscopic characterization of these structures was performed. All luminescence bands of active ions and their corresponding lifetimes were measured and scanning confocal µ-photoluminescence maps were developed. Slight shifts and broadening were found, relative to the bulk, for some specific emission peaks in waveguides. Particularly, Yb3+ ions luminescence within a region up to 2 µm from to where the laser struck during ULI processing, exhibited changes of their positions, heights and widths.The contribution of ULI to the ion environment distortions could be detected by confocal microscopy and could be decoupled from multi-site effects. This procedure can be taken as a quality control tracking of waveguides fabricated by ULI, if one considers variations in micromachining parameters (energy per pulse, speed of writing, repetition rate or pulse duration) as well as in concentration ratios of Er/Y b , or even annealing treatments. Although spectral modifications were resolved, the bulk spectra of these ions are essentially preserved in the waveguide core and surroundings. Therefore, this gives rise to explore these Er/Y b co-doped waveguides as active photonics devices, considering the rich spectra of Er3+ ions: green, red and NIR (1550nm) emissions and the doping with Yb3+ ions to improve its effiency.Fil: Biasetti, Demian Arístide. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Torchia, Gustavo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; Argentina. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología; ArgentinaFil: Cantelar, Eugenio. Universidad Autónoma de Madrid; Españ

Polarization behaviour of femtosecond laser written waveguides in lithium niobate

In this work, we analysed the polarization of guided light in femtosecond laser written waveguides. The studied waveguides were performed with different laser pulse energies in an x-cut lithium niobate crystal. The guided intensities were experimentally measured and compared with numerical simulations reaching a qualitatively good accordance. This comparison allowed a verification of the "mechanical expansion theory" which is useful to compute the refractive index field. Also, information related to the modelling of waveguides generated with different laser pulse energies was obtained. Both of these facts are keys to design and manufacture optical circuits by using this technological approach.Fil: Tejerina, Matías Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Biasetti, Demian Arístide. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; ArgentinaFil: Torchia, Gustavo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; Argentin

Low contrast buried waveguides index profile reconstruction method considering the evanescent field

In this work we present a new approach related to the profile reconstruction of graded-index waveguides, based on the inversion of the Helmholtz equation for transversal electric propagation modes from measuring the near field. We used the scalar approximation, but we also consider the evanescent field as key experimental data to be acquired and analyzed. From this, it is possible to obtain a better fitting of the real low-contrast waveguide index profile and get more important information, allowing us to determine at the same time the effective index and the shape of the guidance cross section. Compared with experimental data, it could be possible, in a self-consistent way, to enhance the accuracy of the retrieval information corresponding to the transversal shape of these kinds of waveguides. This procedure also allows us to obtain an effective and absolute refractive index profile instead of the relative determinations that are usually reported in the literature.Fil: Biasetti, Demian Arístide. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; ArgentinaFil: Tejerina, Matías Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; ArgentinaFil: Torchia, Gustavo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; Argentin

Optical waveguides fabricated in Cr:LiSAF by femtosecond laser micromachining

In this work we present the fabrication of double-track type II waveguides written in 1% doped Cr:LiSrAlF6 (Cr:LiSAF) crystal by femtosecond laser micromachining. We studied waveguides fabricated at energies from 1 to 7 μJ per pulse at writing speeds of 15–45 μm/s. We found good wave-guiding performance for both, Transversal Magnetic (TM) and Transversal Electric (TE) polarization modes as well as acceptable losses according to the expected values addressed to technological applications. Also, we performed a high-resolution μ-luminescence waveguide cross-section mapping between the tracks, in order to identify possible spectral changes caused for active ions Cr3+ corresponding to the 4T2 →4A2 vibronic transition in the focal volume zone, due to induced anisotropic graded stress. Finally, their lifetimes were measured for bulk as well as for waveguide trapped ions. We found that for the range of parameters of ultra-short micromachining used, the Cr3+ ions embedded in the waveguides remained spectroscopically unchanged compared with those observed in bulk material.Fil: Biasetti, Demian Arístide. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; ArgentinaFil: Di Liscia, Emiliano Javier. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Torchia, Gustavo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; Argentina. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología; Argentin

Buried waveguides in Nd:YLF crystals obtained by femtosecond laser writing under double line approach

In this paper, we present buried waveguides fabricated by fs laser writing in Nd3+ doped YLF crystal under double line approach (Miura et al. in Appl. Phys. Lett. 71:3329?3331, 1997). The waveguides were made by focusing two consecutive optical breakdown tracks (OBT) separated by about 20 μm. To make the optimal OBT, we focused the fs-laser pulses 200 μm below surface at intensities above the OB threshold for the material and controlled the writing speed. The guiding structures were fabricated by using a Chirped Pulse Amplification (CPA) femtosecond (fs) laser system. We chose the optimal writing parameters in order to obtain suitable waveguides, using around 3 μJ energy and writing speed from 15 to 50 μm/s. After optically exploring the waveguides by end-fire coupling, the guiding structures showed good optical performance. Guiding index profiles were retrieved from modal analysis by using BeamProp (RSoft) commercial software. This spatial distribution of the index increment, taking into account a lower refractive barrier on the OBT region plus the compressed region between the tracks, was obtained correctly fitting profiles modes. Finally, optical spectroscopy measurements were also performed in the waveguides. The results showed that the luminescence properties of Nd3+ ions are preserved in the waveguides compared with the values obtained for bulk.Fil: Biasetti, Demian Arístide. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones Opticas (i); ArgentinaFil: Neyra, Enrique Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones Opticas (i); ArgentinaFil: Vázquez de Aldana, J. R.. Universidad de Salamanca; EspañaFil: Roso, L.. Universidad de Salamanca; EspañaFil: Torchia, Gustavo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones Opticas (i); Argentin

Effective super-bandwidth in laser pulses

We present here a theoretical analysis of the interaction between an ideal two-level quantum system and a super-oscillatory pulse, like the one proposed and successfully synthesized in J. Opt. 23, 075604 (2021). As a prominent feature, these pulses present a high efficiency of the central super-oscillatory region in relation to unavoidable sidelobes. Our study shows an increase in the effective bandwidth of the pulse in the super-oscillatory region, and not only the appearance of a local frequency higher than its highest Fourier-frequency component, as in the usual description of the phenomenon of super-oscillations. Beyond introducing the concept of effective super-bandwidth, the presented results could be relevant for experimental applications and opening new perspectives for laser–matter interaction.Centro de Investigaciones ÓpticasFacultad de Ingenierí