Lasing monomode :
Dans certains cas, l’une des résonances supermodes dans la microcavité devient dominante et présente un seuil d’émission stimulée plus bas par rapport aux autres modes. Cela conduit à une amplification et à une émission préférentielles de lumière à la fréquence du mode dominant, ce qui donne lieu à un laser monomode. Ce comportement peut se produire lorsque la conception de la cavité et les propriétés du matériau favorisent un mode particulier, ou lorsque les conditions de pompage excitent sélectivement ce mode.
En laser monomode, le spectre d'émission de sortie présente un pic étroit centré sur la longueur d'onde du mode dominant. Le laser fonctionne selon un mode longitudinal unique, offrant une pureté et une cohérence spectrales élevées.
Lasing bimode :
Dans différentes conditions, il est possible que deux supermodes ou plus dans la microcavité atteignent simultanément le seuil laser. Cela conduit à un laser bimode, dans lequel deux raies d'émission distinctes apparaissent dans le spectre de sortie. Les modes laser peuvent être étroitement espacés ou séparés par une plus grande différence de longueur d’onde en fonction de la conception de la cavité et des propriétés du matériau.
L'émission laser bimode peut se produire en raison de la nature quasi dégénérée de certains supermodes, où leurs fréquences de résonance sont très proches. Cela peut entraîner simultanément une inversion de population et une émission stimulée dans plusieurs modes. Un autre facteur pouvant contribuer au laser bimode est la présence de plusieurs régions de gain dans la microcavité, chacune prenant en charge un mode différent.
En laser bimode, le spectre d'émission de sortie présente deux pics distincts correspondant aux longueurs d'onde laser des deux modes. Selon l'application spécifique, l'effet laser bimode peut être indésirable ou bénéfique. Dans certains cas, il peut être nécessaire de supprimer l'un des modes pour obtenir un fonctionnement monomode, tandis que dans d'autres scénarios, l'effet laser bimode peut être utilisé à des fins spécifiques telles que le multiplexage par répartition en longueur d'onde ou les lasers accordables.
La transition entre le laser monomode et bimode peut être influencée par divers facteurs, tels que la géométrie de la cavité, les propriétés de gain de matériau, les conditions de pompage et la présence de rétroactions ou d'interactions externes. En concevant et en contrôlant soigneusement ces paramètres, il est possible d’obtenir le comportement laser souhaité dans les microcavités supermodes.
