Synchronisation des modes en phase

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1 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

2 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

3 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)

4 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)

5 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

6 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

7 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)

8 Influence de la forme du spectre du laser

9 Influence de la forme du spectre du laser

10 Influence de la largeur spectrale du laser

11 Influence de la largeur spectrale du laser

12 Influence de la largeur spectrale du laser

13 Influence de la largeur spectrale du laser

14 Influence de la largeur spectrale du laser

15 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

16 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

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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