Stimuleret spredning i supermode mikrohulrum:Single- eller dual-mode lasering?

Stimuleret spredning i supermode mikrokaviteter kan resultere i enten single- eller dual-mode lasering, afhængigt af forskellige faktorer såsom kavitetsdesign, materialeegenskaber og excitationsforhold. Her er en forklaring på de to scenarier:

Single-Mode Lasing:

I visse supermode mikrokaviteter kan stimuleret spredning føre til den foretrukne forstærkning af en enkelt kavitetstilstand, hvilket resulterer i single-mode lasering. Dette sker typisk, når hulrummet er designet til at have en høj kvalitetsfaktor (Q) for en specifik tilstand, mens andre tilstande undertrykkes. Den høje Q-faktor sikrer, at enkelttilstanden har en lavere tærskel for lasering, hvilket gør det muligt for den at dominere over andre tilstande.

Ved omhyggeligt at konstruere hulrumsgeometrien, materialesammensætningen og dopingprofilen er det muligt at opnå stærk optisk indeslutning og minimere spredningstab for den ønskede tilstand. Dette muliggør effektiv single-mode lasering med høj udgangseffekt og god strålekvalitet.

Dual-Mode Lasing:

I andre tilfælde kan stimuleret spredning i supermode mikrokaviteter resultere i dual-mode lasering, hvor to hulrumstilstande oscillerer samtidigt. Dette sker, når kaviteten understøtter flere tilstande med lignende Q-faktorer og forstærkningsbetingelser. På grund af den konkurrencedygtige karakter af lasering kan begge tilstande nå lasertærsklen og eksistere side om side i hulrummet.

Dual-mode lasering kan være fordelagtig i visse applikationer, såsom bølgelængde-division multiplexing (WDM) systemer eller generering af sammenfiltrede fotonpar til kvanteinformationsbehandling. Ved omhyggeligt at kontrollere kavitetsdesignet og excitationsforholdene er det muligt at opnå stabil dual-mode drift med specifik bølgelængdeadskillelse og kontrolleret moduskobling.

Overgangen fra single-mode til dual-mode lasering, eller omvendt, kan påvirkes af forskellige faktorer såsom excitationseffekt, temperatur og hulrumsafstemning. Ved at manipulere disse parametre er det muligt selektivt at excitere eller undertrykke specifikke tilstande og opnå den ønskede laseradfærd i supermode mikrohulrum.

Sammenfattende kan stimuleret spredning i supermode mikrokaviteter føre til enten single- eller dual-mode lasering, afhængigt af kavitetsdesign, materialeegenskaber og excitationsbetingelser. Ved omhyggeligt at konstruere disse faktorer er det muligt at skræddersy laseradfærden til specifikke applikationer og opnå ønskede optiske egenskaber.