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Pulso (física)

En física , un pulso es un término genérico que describe una única perturbación que se desplaza a través de un medio de transmisión . Este medio puede ser el vacío (en el caso de la radiación electromagnética ) o la materia , y puede ser infinitamente grande o finito.

Reflexión de pulso

Consideremos un pulso que se mueve a través de un medio, tal vez a través de una cuerda o un slinky . Cuando el pulso llega al final de ese medio, lo que le sucede depende de si el medio está fijo en el espacio o es libre de moverse en su extremo. Por ejemplo, si el pulso se mueve a través de una cuerda y una persona sostiene firmemente el extremo de la cuerda, entonces se dice que el pulso se está acercando a un extremo fijo. Por otro lado, si el extremo de la cuerda está fijado a un palo de tal manera que es libre de moverse hacia arriba o hacia abajo a lo largo del palo cuando el pulso llega a su final, entonces se dice que el pulso se está acercando a un extremo libre.

Extremo libre

Figura 1: Un pulso llega al final del medio, el punto final está libre. Las posiciones sucesivas del pulso se dibujan en negro, rojo, verde, azul, negro, rojo, verde. La curva verde final es la curva inicial de la figura 2.
Figura 2: Reflexión del pulso. Las posiciones sucesivas del pulso se dibujan en verde, azul, negro, rojo, verde, azul. La curva verde inicial es la curva final de la figura 1.

Un pulso se reflejará en un extremo libre y regresará con la misma dirección de desplazamiento que tenía antes de la reflexión. Es decir, un pulso con un desplazamiento hacia arriba se reflejará en el extremo y regresará con un desplazamiento hacia arriba.

Esto se ilustra en las figuras 1 y 2 que se obtuvieron mediante la integración numérica de la ecuación de onda .

Extremo fijo

Figura 3: Un pulso llega al final del medio, el punto final es fijo. Las posiciones sucesivas del pulso se dibujan en negro, rojo, verde, azul, negro, rojo, verde. La curva verde final es la curva inicial de la figura 4.
Figura 4: Reflexión del pulso. Las posiciones sucesivas del pulso se dibujan en verde, azul, negro, rojo, verde, azul. La curva verde inicial es la curva final de la figura 3.
Figura 5: Animación correspondiente a las figuras 3 y 4.

Un pulso se reflejará en un extremo fijo y regresará con la dirección opuesta al desplazamiento. En este caso, se dice que el pulso está invertido. Es decir, un pulso con un desplazamiento hacia arriba se reflejará en el extremo y regresará con un desplazamiento hacia abajo.

Esto se ilustra en las figuras 3 y 4, que se obtuvieron mediante la integración numérica de la ecuación de onda . Además, se ilustra en la animación de la figura 5.

Cruce de medios

Cuando existe un pulso en un medio que está conectado a otro medio menos pesado o menos denso, el pulso se reflejará como si se estuviera acercando a un extremo libre (sin inversión). Por el contrario, cuando un pulso viaja a través de un medio conectado a un medio más pesado o más denso, el pulso se reflejará como si se estuviera acercando a un extremo fijo (inversión).

Pulso óptico

Pulso oscuro

Los pulsos oscuros [1] se caracterizan por formarse a partir de una reducción localizada de la intensidad en comparación con un fondo de onda continua más intenso. Los solitones oscuros escalares (solitones oscuros polarizados linealmente) se pueden formar en todos los láseres de fibra de dispersión normal bloqueados por el método de rotación de polarización no lineal y pueden ser bastante estables. Los solitones oscuros vectoriales [2] [3] son ​​mucho menos estables debido a la interacción cruzada entre los dos componentes de polarización. Por lo tanto, es interesante investigar cómo evoluciona el estado de polarización de estos dos componentes de polarización.

En 2008 se informó del primer láser de pulso oscuro en un láser de diodo de punto cuántico con un absorbedor saturable. [4]

En 2009, se logró con éxito la emisión de pulsos oscuros mediante un láser de fibra dopado con erbio con dispersión completamente normal y con un polarizador en la cavidad. Los experimentos revelaron que, además de la emisión de pulsos brillantes, en condiciones apropiadas el láser de fibra también podía emitir pulsos oscuros individuales o múltiples. Según simulaciones numéricas, la formación de pulsos oscuros en el láser es el resultado de la formación de solitones oscuros. [5]

En 2022 se demostró el primer láser de pulso oscuro en espacio libre que utiliza un cristal no lineal dentro de un láser de estado sólido. [6]

Véase también

Referencias

  1. ^ Emplit, P.; Hamaide, JP; Reynaud, F.; Froehly, C.; Barthelemy, A. (1987). "Pasos de picosegundos y pulsos oscuros a través de fibras monomodo no lineales". Optics Communications . 62 (6). Elsevier BV: 374–379. Bibcode :1987OptCo..62..374E. doi :10.1016/0030-4018(87)90003-4. ISSN  0030-4018.
  2. ^ Kivshar, Yuri S.; Turitsyn, Sergei K. (1 de marzo de 1993). "Solitones oscuros vectoriales". Optics Letters . 18 (5). The Optical Society: 337–9. Bibcode :1993OptL...18..337K. doi :10.1364/ol.18.000337. ISSN  0146-9592. PMID  19802128.
  3. ^ Kivshar, Y (1998-05-01). "Solitones ópticos oscuros: física y aplicaciones". Physics Reports . 298 (2–3). Elsevier BV: 81–197. Bibcode :1998PhR...298...81K. doi :10.1016/s0370-1573(97)00073-2. ISSN  0370-1573.y referencias contenidas en el mismo.
  4. ^ Mingming Feng, Steven T. Cundiff, RP Mirin y KL Silverman (2008). Láser de diodo de pulso oscuro. Conferencia sobre láseres y electroóptica. p. CThP1 . Consultado el 15 de marzo de 2020 .{{cite conference}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  5. ^ Zhang, H.; Tang, DY; Zhao, LM; Wu, X. (2009-10-27). "Emisión de pulso oscuro de un láser de fibra" (PDF) . Physical Review A . 80 (4): 045803. arXiv : 0910.5799 . Bibcode :2009PhRvA..80d5803Z. doi :10.1103/physreva.80.045803. ISSN  1050-2947. S2CID  118581850. Archivado desde el original (PDF) el 2011-07-17 . Consultado el 2009-10-30 .
  6. ^ Brunzell, M.; Widarsson, M.; Krook, C.; Barret, L.; Laurell, F.; Pasiskevicius, V. (22 de febrero de 2022). "Generación de pulsos oscuros intracavitarios mediante mezcla sincronizada de suma de frecuencias". Optics Letters . 47 (5): 1105–1108. Bibcode :2022OptL...47.1105B. doi :10.1364/OL.448148. PMID  35230302. S2CID  246548854 . Consultado el 3 de marzo de 2022 .