Aperçu delasers pulsés
La manière la plus directe de générerlaserimpulsions consiste à ajouter un modulateur à l’extérieur du laser continu. Cette méthode peut produire l'impulsion picoseconde la plus rapide, bien que simple, mais l'énergie lumineuse gaspillée et la puissance maximale ne peuvent pas dépasser la puissance lumineuse continue. Par conséquent, un moyen plus efficace de générer des impulsions laser consiste à moduler dans la cavité laser, en stockant l’énergie au moment où le train d’impulsions est hors tension et en la libérant au moment où il est activé. Les quatre techniques courantes utilisées pour générer des impulsions via la modulation de la cavité laser sont la commutation de gain, la commutation Q (commutation de perte), la vidange de la cavité et le verrouillage de mode.
Le commutateur de gain génère de courtes impulsions en modulant la puissance de la pompe. Par exemple, les lasers à gain commuté à semi-conducteurs peuvent générer des impulsions de quelques nanosecondes à une centaine de picosecondes par modulation de courant. Bien que l’énergie des impulsions soit faible, cette méthode est très flexible, notamment en fournissant une fréquence de répétition et une largeur d’impulsion réglables. En 2018, des chercheurs de l’Université de Tokyo ont signalé un laser semi-conducteur à gain commuté femtoseconde, ce qui représente une percée dans un goulot d’étranglement technique vieux de 40 ans.
De fortes impulsions nanosecondes sont généralement générées par des lasers à commutation Q, qui sont émises en plusieurs allers-retours dans la cavité, et l'énergie de l'impulsion est comprise entre plusieurs millijoules et plusieurs joules, selon la taille du système. Les impulsions picosecondes et femtosecondes d'énergie moyenne (généralement inférieure à 1 μJ) sont principalement générées par des lasers à mode verrouillé. Il y a une ou plusieurs impulsions ultracourtes dans le résonateur laser qui fonctionnent en continu. Chaque impulsion intracavité transmet une impulsion à travers le miroir de couplage de sortie, et la réfréquence est généralement comprise entre 10 MHz et 100 GHz. La figure ci-dessous montre une femtoseconde soliton dissipative à dispersion entièrement normale (ANDi).dispositif laser à fibre, dont la plupart peuvent être construits à l'aide de composants standards Thorlabs (fibre, lentille, monture et table de déplacement).
La technique de vidange des cavités peut être utilisée pourLasers à commutation Qpour obtenir des impulsions plus courtes et des lasers à mode verrouillé pour augmenter l'énergie des impulsions avec une réfréquence plus faible.
Impulsions dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel
La forme linéaire de l'impulsion avec le temps est généralement relativement simple et peut être exprimée par des fonctions gaussiennes et sech². Le temps d'impulsion (également appelé largeur d'impulsion) est le plus souvent exprimé par la valeur de demi-hauteur (FWHM), c'est-à-dire la largeur sur laquelle la puissance optique est au moins la moitié de la puissance de crête ; Le laser à commutation Q génère des impulsions courtes de l'ordre de la nanoseconde
Les lasers à mode verrouillé produisent des impulsions ultra-courtes (USP) de l'ordre de dizaines de picosecondes à femtosecondes. L'électronique à grande vitesse ne peut mesurer que des dizaines de picosecondes, et les impulsions plus courtes ne peuvent être mesurées qu'avec des technologies purement optiques telles que les autocorrélateurs, FROG et SPIDER. Alors que les impulsions nanosecondes ou plus longues ne changent pratiquement pas leur largeur d'impulsion au cours de leur trajet, même sur de longues distances, les impulsions ultra-courtes peuvent être affectées par divers facteurs :
La dispersion peut entraîner un large élargissement de l'impulsion, mais peut être recomprimée avec la dispersion opposée. Le diagramme suivant montre comment le compresseur d'impulsions femtoseconde Thorlabs compense la dispersion du microscope.
La non-linéarité n'affecte généralement pas directement la largeur de l'impulsion, mais elle élargit la bande passante, rendant l'impulsion plus susceptible à la dispersion pendant la propagation. Tout type de fibre, y compris d'autres supports de gain à bande passante limitée, peut affecter la forme de la bande passante ou des impulsions ultra-courtes, et une diminution de la bande passante peut conduire à un élargissement dans le temps ; Il existe également des cas où la largeur d'impulsion de l'impulsion fortement gazouillée devient plus courte lorsque le spectre devient plus étroit.
Heure de publication : 05 février 2024