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

Stimuleret spredning i supermode mikrohulrum involverer lysets interaktion med hulrummets resonanstilstande, hvilket kan føre til forskellige laseradfærd afhængigt af de specifikke forhold og systemparametre. Generelt kan resultatet være enten single-mode eller dual-mode lasering:

Single-Mode Lasing:

I nogle tilfælde bliver en af ​​supermode-resonanserne i mikrokaviteten dominerende og udviser en lavere tærskel for stimuleret emission sammenlignet med andre tilstande. Dette fører til den foretrukne forstærkning og emission af lys ved den dominerende tilstands frekvens, hvilket resulterer i single-mode lasering. Denne adfærd kan forekomme, når kavitetsdesignet og materialeegenskaberne favoriserer en bestemt tilstand, eller når pumpeforholdene selektivt exciterer denne tilstand.

I single-mode lasering viser output-emissionsspektret en smal top centreret ved den dominerende tilstands bølgelængde. Laseren fungerer i en enkelt langsgående tilstand, hvilket giver høj spektral renhed og sammenhæng.

Dual-Mode Lasing:

Under forskellige forhold er det muligt for to eller flere supermodes i mikrohulrummet at nå lasertærsklen samtidigt. Dette fører til dual-mode lasering, hvor to distinkte emissionslinjer vises i outputspektret. Lasertilstandene kan være tæt placeret eller adskilt af en større bølgelængdeforskel afhængigt af kavitetsdesignet og materialeegenskaberne.

Dual-mode lasering kan forekomme på grund af den næsten degenererede natur af visse supermodes, hvor deres resonansfrekvenser er meget tæt på. Dette kan resultere i samtidig befolkningsinversion og stimuleret emission i flere tilstande. En anden faktor, der kan bidrage til dual-mode lasering, er tilstedeværelsen af ​​flere forstærkningsområder i mikrokaviteten, der hver understøtter en anden tilstand.

Ved dual-mode lasering udviser output-emissionsspektret to distinkte toppe svarende til laserbølgelængderne for de to tilstande. Afhængigt af den specifikke applikation kan dual-mode lasering enten være uønsket eller fordelagtig. I nogle tilfælde kan det være nødvendigt at undertrykke en af ​​tilstandene for at opnå single-mode drift, mens i andre scenarier kan dual-mode lasering bruges til specifikke formål såsom bølgelængde-divisionsmultipleksing eller afstembare lasere.

Overgangen mellem single-mode og dual-mode lasering kan påvirkes af forskellige faktorer, såsom kavitetsgeometrien, materialeforstærkningsegenskaber, pumpeforhold og tilstedeværelsen af ​​ekstern feedback eller interaktioner. Ved omhyggeligt at designe og kontrollere disse parametre er det muligt at opnå den ønskede laseradfærd i supermode mikrohulrum.