Fiber lasers have a number of qualities which make them very attractive for short pulses generation (ns) via Q-switching and ultra-short pulse generation (ps) via active or passive mode locking mechanisms. The gain bandwidth of rare-earth-doped fibers is large, typically tens of nanometers, which allows the generation of femtosecond pulses. The high gain of active fibers enables fiber lasers to operate with fairly low pump powers and tolerate intra-cavity optical elements with relatively high optical losses. Fiber laser setups are compact and alignment free. In this project a laboratory-made mode-locked fiber laser is presented. This operation regime is achieved using graphene oxide as saturable absorber. Recent studies have shown that graphene as well as graphene oxide show strong nonlinear ultrafast absorption which makes these materials very attractive to achieve passive mode-locking. At the end of the project it is also analyzed the performance of monolayer pure graphene when mode-locking our laser. Femtosecond fiber lasers are used in a wide range of applications such as sources in communication systems, as spectroscopic tools in the laboratory for time-resolved studies of fast nonlinear phenomena in semiconductors and as a source for pulse sensors. In femtosecond pulsed lasers the photon density is high enough to induce multiphoton absorption or other non-linear effects (second and third harmonic generation) without damaging the biological specimens as those lasers enable high peak powers but at low energies. Nowadays femtosecond fiber laser with operating wavelength at 1550 nm are being used as a excitation source for multiphoton and third harmonic generation microscopy. In this project it is demonstrated that our laboratory-made mode-locked fiber laser would be able to reach power values required for multiphoton microscopy without modifying its pulse duration during the amplification system. A precise technique for measuring the pulse duration called autocorrelation is presented too from which we obtained pulses of 67.7 ps. The state of the art for ultra-short pulse generation is lower as femtosecond pulses are being achieved.

Los láseres de fibra tienen una serie de cualidades que los hacen muy atractivos para la generación de pulsos cortos (ns) mediante Q-Switching y la generación de pulsos ultra-cortos (ps) mediante mode-locking activo o pasivo. El ancho de banda de ganancia de fibras dopadas con iones es grande, típicamente decenas de nanómetros, que permite la generación de pulsos de femtosegundos. La alta ganancia de las fibras activas permite a los láseres operar con potencias de bombeo bastante bajas y toleran elementos ópticos de dentro de la cavidad con pérdidas ópticas relativamente altas. Las configuraciones del láser de la fibra son compactas y no requieren alineación. En este proyecto se presenta un láser mode-locked desarrollado en el laboratorio. Este régimen de operación es logrado usando óxido de grafeno como absorbente saturable. Estudios recientes han demostrado que el grafeno así como el óxido de grafeno muestra una fuerte absorción ultra-rápida no lineal que hace que estos materiales sean muy atractivos para lograr el mode-locking pasivo. Al final del proyecto también se analiza el comportamiento de la monocapa de grafeno puro como absorbente saturable mara lograr mode-locking en nuestro láser. Los láseres de femtosegundos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, tales como fuentes en sistemas de comunicación, como herramientas espectroscópicas i como fuentes sensores de pulso. En los láseres pulsados de femtosegundo, la densidad de fotones es lo suficientemente alta como para inducir la absorción de más de un fotón u otros efectos no lineales (generación del segundo y tercer armónico) sin dañar los especímenes biológicos, ya que estos láseres permiten altas potencias de pico pero a energías bajas. Hoy en día, el láser de femtosegundo con longitud de onda operativa a 1550 nm es utilizado como fuente de excitación para microscopía multiphoton i de generación de tercer harmonico. En este proyecto, se demuestra como nuestro láser de laboratorio sería capaz de alcanzar los valores de potencia necesarios para la microscopía de dos fotones sin modificar su duración del pulso durante el sistema de amplificación. Una técnica precisa para medir la duración del pulso llamada autocorrelación se presenta también a partir de la cual obtuvimos pulsos de 67,7 ps. El estado del arte para la generación de pulsos ultra-cortos es menor ya que se están logrando pulsos de alrededor de 100 femtosegundos.

Els làsers de fibra tenen una sèrie de qualitats que els fan molt atractius per a la generació de polsos curts (ns) mitjançant Q-Switching i la generació de polsos ultra-curts (ps) mitjançant mode-locking actiu o passiu. L'ample de banda de guany de fibres dopades amb ions és gran, típicament desenes de nanòmetres, que permet la generació de polsos de femtosegons. L'alt guany de les fibres actives permet als làsers operar amb potències de bombeig força baixes i toleren elements òptics de dins de la cavitat amb pèrdues òptiques relativament altes. Les configuracions del làser de la fibra són compactes i no requereixen alineació. En aquest projecte es presenta un làser mode-locked desenvolupat al laboratori. Aquest règim d'operació és aconseguit usant òxid de grafè com absorbent saturable. Estudis recents han demostrat que el grafè així com l'òxid de grafè mostra una forta absorció ultra-ràpida no lineal que fa que aquests materials siguin molt atractius per aconseguir el mode-locking passiu. Al final del projecte també s'analitza el comportament de la monocapa de grafè pur com absorbent saturable per aconseguir mode-locking en el nostre làser. Els làsers de femtosegons s'utilitzen en una àmplia gamma d'aplicacions, com ara fonts en sistemes de comunicació, com a eines espectroscòpiques i com a fonts de sensors de pols. En els làsers polsats de femtosegon, la densitat de fotons és prou alta com per induir l'absorció de més d'un fotó o altres efectes no lineals (generació del segon i tercer harmònic) sense fer malbé els espècimens biològics, ja que aquests làsers permeten altes potències de pic però a energies baixes. Avui en dia, el làser de femtosegon amb longitud d'ona operativa a 1550 nm és utilitzat com a font d'excitació per microscopia de dos fotons i de generació de tercer harmònic. En aquest projecte, es demostra com el nostre làser de laboratori seria capaç d'assolir els valors de potència necessaris per a la microscòpia de dos fotons sense modificar la seva durada del pols durant el sistema d'amplificació. Una tècnica precisa per mesurar la durada del pols anomenada autocorrelació es presenta també a partir de la qual vam obtenir polsos de 67,7 ps. L'estat de l'art per a la generació de polsos ultra-curts és menor ja que s'estan assolint polsos d'al voltant de 100 femtosegons.