Synchronisation des modes en phase Un autre moyen de faire des impulsions à partir des interférences entre modes longitudinaux Point de départ : interférences entre deux fréquences différentes terme de battement de fréquences

Battement entre les modes Les modes longitudinaux d'un laser sont des fréquences : np=p c/2L Battement entre deux fréquences np=p c/2L et np+1=(p+1) c/2L 2L/C

Battement entre les modes Battements entre plus de 2 modes Mode d'ordre p : Fréquence np=p c/2L, Phase jp, Intensité Ip Ip Exemple : 13 modes consécutifs Intensité Ip=constante Phase jp aléatoire (démarrage sur un bruit d'émission spontanée) jp Itotal(t)

Battement entre les modes Battements entre plus de 2 modes Mode d'ordre p : Fréquence np=p c/2L, Phase jp, Intensité Ip Ip Exemple : 13 modes consécutifs Intensité Ip=constante Phase jp aléatoire (démarrage sur un bruit d'émission spontanée) jp Itotal(t)

Battement entre les modes Battements entre plus de 2 modes Mode d'ordre p : Fréquence np=p c/2L, Phase jp, Intensité Ip Ip Exemple : 13 modes consécutifs Intensité Ip=constante Phase jp constante jp Interférences constructives entre les modes apparition d'impulsions Itotal(t) 2L/C

Amplitude des modes longitudinaux Etude spatiale des interférences Modulateur ouvert à chaque passage de l'impulsion Impulsion milieu amplificateur Amplitude des modes longitudinaux Durée de l'impulsion < Temps AR cavité Position dans la cavité

Sortie d'une partie de l'impulsion à chaque tour Etude spatiale des interférences Impulsion Sortie d'une partie de l'impulsion à chaque tour Tour N+2 Tour N+1 Tour N milieu amplificateur 2L Méthode de réalisation : modulation très rapide des pertes Modulateur ouvert à chaque passage de l'impulsion 2L/C Itotal(t)

Influence de la forme du spectre du laser

Influence de la forme du spectre du laser

Influence de la largeur spectrale du laser

Influence de la largeur spectrale du laser

Influence de la largeur spectrale du laser

Influence de la largeur spectrale du laser

Influence de la largeur spectrale du laser

Effect d'une modulation d'amplitude sur le mode nk Phase fk Amplitude 1-e Intensity Phase fk Phase fk Amplitude e/2 Amplitude e/2 Spontaneous emission with random phase nk-f nk nk+f If f=c/2L Frequency n nk-1 nk+1

Au démarrage du laser 1°mode à démarrer : nk If f=c/2L Intensity Phase fk Amplitude 1-e Intensity Phase fk Phase fk Amplitude e/2 Amplitude e/2 Spontaneous emission with random phase nk-1 nk nk+1 If f=c/2L Frequency n

Amplitude modulation on mode nk-1 Amplitude modulation on mode nk+1 Au démarrage du laser Phase fk Amplitude 1-e Intensity Amplitude modulation on mode nk-1 Amplitude modulation on mode nk+1 Phase fk Phase fk Amplitude e/2 Amplitude e/2 Spontaneous emission with random phase nk-1 nk-2 nk nk+1 nk-+2 If f=c/2L Frequency n

Au démarrage du laser If f=c/2L Intensity Spontaneous emission with random phase nk-1 nk-2 nk nk+1 nk-+2 If f=c/2L Frequency n

Amplitude modulation on mode nk+2 Au démarrage du laser Intensity Amplitude modulation on mode nk+2 Spontaneous emission with random phase nk-1 nk-2 nk nk+1 nk-+2 If f=c/2L Frequency n

Au démarrage du laser Intensity Phase fk Phase fk Phase fk Phase fk Spontaneous emission with random phase nk-1 nk-2 nk nk+1 nk-+2 If f=c/2L Frequency n 5 modes synchronisés en phase par modulation d'amplitude

Comparaison des régimes temporels 1° pic transitoire régime déclenché synchronisation des modes en phase Durée µs ns > AR cavité ps-fs < AR cavité Cadence Hz-kHz MHz-GHz Energie µJ-mJ nJ