La transformada de Fourier dispersiva de estiramiento temporal ( TS-DFT ), también conocida como transformada de estiramiento temporal ( TST ), [1] la transformada de Fourier temporal o estiramiento temporal fotónico ( PTS ) es una técnica de espectroscopia que utiliza dispersión óptica en lugar de una rejilla o prisma para separar las longitudes de onda de la luz y analizar el espectro óptico en tiempo real. [2] Emplea dispersión de velocidad de grupo ( GVD ) para transformar el espectro de un pulso óptico de banda ancha en una forma de onda temporal estirada en el tiempo. Se utiliza para realizar la transformada de Fourier en una señal óptica en una sola toma y a altas velocidades de cuadro para el análisis en tiempo real de procesos dinámicos rápidos. Reemplaza una rejilla de difracción y una matriz de detectores con una fibra dispersiva y un detector de un solo píxel, lo que permite una espectroscopia y una obtención de imágenes ultrarrápidas en tiempo real . Su variante no uniforme, la transformada de estiramiento deformado , realizada con un retardo de grupo no lineal, ofrece un muestreo de dominio espectral de velocidad variable, [3] así como la capacidad de diseñar el producto de ancho de banda de tiempo de la envolvente de la señal para que coincida con el de los sistemas de adquisición de datos que actúan como una caja de cambios de información. [4]
La TS-DFT se utiliza generalmente en un proceso de dos pasos. En el primer paso, el espectro de un pulso óptico de banda ancha se codifica con la información (por ejemplo, información temporal, espacial o química) que se va a capturar. En el siguiente paso, el espectro codificado se mapea mediante una dispersión de velocidad de grupo grande en una forma de onda temporal ralentizada. En este punto, la forma de onda se ha ralentizado lo suficiente como para que pueda digitalizarse y procesarse en tiempo real. Sin el estiramiento temporal, las formas de onda de disparo único serán demasiado rápidas para ser digitalizadas por convertidores analógicos a digitales. Implementado en el dominio óptico, este proceso realiza una función similar a la cámara lenta utilizada para ver eventos rápidos en videos. Mientras que la cámara lenta de video es un proceso simple de reproducción de un evento ya grabado, la TS-DFT realiza la cámara lenta a la velocidad de la luz y antes de que se capture la señal. Cuando es necesario, la forma de onda se amplifica simultáneamente en la fibra dispersiva mediante el proceso de dispersión Raman estimulada . Esta amplificación óptica supera el ruido térmico que, de lo contrario, limitaría la sensibilidad en la detección en tiempo real. Los pulsos ópticos subsiguientes realizan mediciones repetitivas a la velocidad de cuadros del láser pulsado. En consecuencia, los espectros ópticos de un solo disparo, que transportan información de procesos dinámicos rápidos, se pueden digitalizar y analizar a altas velocidades de cuadros. El transformador de Fourier dispersivo de estiramiento temporal consta de una fibra dispersiva de baja pérdida que también es un amplificador Raman. Para crear ganancia Raman, los láseres de bombeo se acoplan a la fibra mediante multiplexores de división de longitud de onda, con longitudes de onda de los láseres de bombeo elegidas para crear un perfil de ganancia plana y de banda ancha que cubra el espectro del pulso óptico de banda ancha. En lugar de la amplificación Raman, se puede colocar un amplificador discreto, como un amplificador óptico dopado con erbio o un amplificador óptico semiconductor, antes de la fibra dispersiva. Sin embargo, la naturaleza distribuida de la amplificación Raman proporciona una relación señal/ruido superior. La transformada de Fourier dispersiva ha demostrado ser una tecnología que permite la conversión A/D de banda ancha ( convertidores analógicos a digitales de banda ultra ancha ) [5] [6] y también se ha utilizado para espectroscopía en tiempo real de alto rendimiento [7] [8] [9] y obtención de imágenes ( microscopía amplificada codificada en el tiempo en serie (STEAM) ). [10]
La transformada de estiramiento de fase o pST es un enfoque computacional para el procesamiento de señales e imágenes. Una de sus utilidades es la detección y clasificación de características. La transformada de estiramiento de fase es un derivado de la investigación sobre la transformada de Fourier dispersiva de estiramiento temporal. Transforma la imagen emulando la propagación a través de un medio difractivo con una propiedad dispersiva tridimensional diseñada (índice de refracción).
Recientemente, la PTS se ha utilizado para estudiar las no linealidades ópticas en fibras. Las propiedades de correlación en los dominios espectral y temporal se pueden deducir de los datos PTS de un solo disparo para estudiar la naturaleza estocástica de los sistemas ópticos. En concreto, se han estudiado la inestabilidad de la modulación [11] y la generación de supercontinuos [12] en fibras altamente no lineales.