Espejo absorbente saturable semiconductor

Los espejos absorbentes saturables semiconductores ( SESAM, por sus siglas en inglés ) son un tipo de absorbente saturable que se utiliza en láseres de bloqueo de modos .

Los absorbentes saturables semiconductores se utilizaron para el bloqueo de modos láser ya en 1974, cuando se empleó germanio de tipo p para bloquear un láser _de CO₂ que generaba pulsos de alrededor de 500 picosegundos. Los SESAM modernos son pozos cuánticos simples (SQW) o múltiples de semiconductores III-V cultivados sobre reflectores de Bragg distribuidos (DBR) de semiconductores. Inicialmente se utilizaron en un esquema de bloqueo de modos de pulso resonante (RPM) como mecanismos de arranque para láseres de Ti:Zafiro que empleaban KLM como absorbente saturable rápido. RPM es otra técnica de bloqueo de modos de cavidad acoplada. A diferencia de los láseres APM , que emplean la no linealidad de fase de tipo Kerr no resonante para acortar el pulso, RPM emplea la no linealidad de amplitud proporcionada por los efectos de llenado de banda resonante de los semiconductores. Los SESAM pronto se desarrollaron como dispositivos absorbentes saturables intracavitarios debido a la mayor simplicidad inherente de esta estructura. Desde entonces, el uso de SESAM ha permitido mejorar en varios órdenes de magnitud la duración, la potencia media, la energía y la frecuencia de repetición de los láseres de estado sólido ultrarrápidos. Se obtuvieron una potencia media de 60 W y una frecuencia de repetición de hasta 160 GHz. Mediante la técnica KLM asistida por SESAM, se lograron pulsos de menos de seis femtosegundos directamente desde un oscilador de Ti:Zafiro. 

Ursula Keller inventó y demostró el espejo absorbente saturable semiconductor (SESAM), que demostró el primer láser de estado sólido bombeado por diodo con bloqueo de modos pasivo en 1992. "Durante casi dos décadas, su grupo en la ETH Zúrich ha seguido definiendo y ampliando la frontera de los láseres de estado sólido ultrarrápidos , tanto con modelos teóricos detallados como con resultados experimentales líderes a nivel mundial, demostrando mejoras de varios órdenes de magnitud en características clave como la duración del pulso, la energía y la frecuencia de repetición. También ayudó a impulsar la transferencia industrial de esta tecnología. Hoy en día, la mayoría de los láseres ultracortos se basan en el bloqueo de modos SESAM, con importantes aplicaciones industriales que abarcan desde la comunicación óptica, las mediciones de precisión, la microscopía, la oftalmología y el micromecanizado." ^{[ 1 ]}

Una ventaja importante de los SESAM sobre otras técnicas de absorbentes saturables es que los parámetros del absorbente se pueden controlar fácilmente en un amplio rango de valores. Por ejemplo, la fluencia de saturación se puede controlar variando la reflectividad del reflector superior, mientras que la profundidad de modulación y el tiempo de recuperación se pueden ajustar cambiando las condiciones de crecimiento a baja temperatura de las capas absorbentes. Esta libertad de diseño ha extendido aún más la aplicación de los SESAM al bloqueo de modos de los láseres de fibra, donde se necesita una profundidad de modulación relativamente alta para garantizar el autoarranque y la estabilidad operativa. Se demostraron con éxito láseres de fibra que funcionan a 1 μm y 1,5 μm. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}