A. Le concept des lasers ultrarapides
Les lasers ultrarapides désignent généralement les lasers à modes verrouillés utilisés pour émettre des impulsions ultracourtes, par exemple des impulsions de l'ordre de la femtoseconde ou de la picoseconde. L'appellation plus précise serait laser à impulsions ultracourtes. Ces lasers sont quasiment des lasers à modes verrouillés, mais l'effet de commutation de gain peut également produire des impulsions ultracourtes.
B. Le type de laser ultrarapide
Les lasers titane-saphir, généralement à verrouillage de mode par lentille de Kerr, peuvent produire des impulsions d'une durée aussi courte que 5 fs environ. Leur puissance de sortie moyenne est typiquement de quelques centaines de milliwatts, avec des fréquences de répétition d'impulsions de l'ordre de 80 MHz et des durées d'impulsion de l'ordre de la dizaine de femtosecondes, voire moins, ce qui leur confère une puissance de crête extrêmement élevée. Cependant, ces lasers nécessitent un pompage par des lasers à lumière verte, ce qui les rend plus complexes et plus coûteux.
2. Il existe différents lasers pompés par diodes, basés par exemple sur des cristaux laser dopés à l'ytterbium (cristal ou verre) ou au chrome, qui utilisent généralement le verrouillage de mode passif SESAM. Bien que la durée d'impulsion des lasers pompés par diodes soit plus longue que celle des lasers titane-saphir, ils permettent de couvrir une large gamme de paramètres en termes de durée d'impulsion, de fréquence de répétition et de puissance moyenne (voir ci-dessous).
3. Les lasers à fibre utilisant des fibres de verre dopées aux terres rares peuvent également être verrouillés en mode passivement, par exemple par rotation de polarisation non linéaire ou par SESAM. Leur puissance moyenne, et notamment leur puissance de crête, est plus limitée que celle des lasers classiques, mais ils peuvent être facilement associés à des amplificateurs à fibre. L'article sur les lasers à fibre à verrouillage de mode fournit davantage de détails.
(4) Les lasers à diodes à verrouillage de mode peuvent être des dispositifs intégrés ou des lasers à diodes à cavité externe, et peuvent être à verrouillage de mode actif, passif ou mixte. Typiquement, les lasers à diodes à verrouillage de mode fonctionnent à une fréquence de répétition d'impulsions élevée (plusieurs milliers de mégahertz) avec une énergie d'impulsion modérée.
Les oscillateurs laser ultrarapides peuvent faire partie de systèmes laser ultrarapides, qui peuvent également inclure un amplificateur ultrarapide (tel qu'un amplificateur à fibre optique) pour augmenter la puissance de crête et la puissance de sortie moyenne.
Date de publication : 20 juin 2023