Blocage de mode

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Laser Ti-Sapphire avec blocage de mode

Le blocage de mode ou verrouillage de mode désigne une technique de synchronisation de la phase des modes laser destinée à produire de courtes et intenses impulsions lumineuses [1].

Le blocage de mode est réalisé à l'aide de différents éléments optiques : colorant à absorbant saturable, modulateur acousto-optique, cellule de Pockels...

La principale application du blocage de mode est la réalisation de laser femtoseconde[2].

Historique[modifier | modifier le code]

Exemple de laser à colorant avec une cavité en anneau

Les premiers lasers à colorant délivrant de courtes impulsions sont apparus dans les années 1970[3], mais les impulsions qu'ils délivrent ne sont pas suffisamment stables [4].

C'est en 1981 que la technique de blocage de mode passive est utilisée pour la première fois dans un laser à impulsions contre-propageantes[5]. Elle est améliorée en 1983 pour permettre le contrôle de la dispersion de vitesse de groupe[6].

Principe[modifier | modifier le code]

Techniques[modifier | modifier le code]

Blocage de mode passif[modifier | modifier le code]

Les techniques passives de blocage de mode utilisent un absorbant saturable non linéaire, sans modulation externe[7]. Dans une cavité linéaire, on place souvent l'absorbant près de l'un des miroirs[8].

Limites du blocage de mode passif[modifier | modifier le code]

Le blocage de mode passif a 2 principales limites[9] :

  • Le nombre limité de couples matériau amplificateur/absorbant saturable disponibles
  • La fréquence des pulses produits est peu ajustable

Blocage de mode actif[modifier | modifier le code]

Les techniques actives de blocage de mode utilisent des modulations commandées du gain ou des pertes du laser pour atteindre le blocage de mode[7].

Pour les lasers à gaz ou à colorant, il est courant d'utiliser un modulateur acousto-optique ou un modulateur électro-optique[10].

Pour les lasers à semi-conducteur (diode laser par exemple), on ne peut pas introduire de modulation dans la diode, mais il est possible de moduler la position d'un miroir externe[10]

Blocage de mode hybride[modifier | modifier le code]

Le blocage de mode hybride utilise à la fois un absorbant saturable et une modulation externe du gain[7].

Applications[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Spectrometries Laser en Analyse et Caracterisation sur Google Livres
  2. [1], Cours de lasers de l'Université Paris-Sud
  3. (en)[2], Subpicosecond kilowatt pulses from a mode‐locked cw dye laser, C. V. Shanck and E. P. Ippen - Appl. Phys. Lett. 24, 373 (1974)
  4. A. Brun et P. Georges, « Sources laser femtosecondes » [PDF], sur Bib Sciences, bibliothèque électronique en sciences et techniques
  5. (en)[3], Generation of optical pulses shorter than 0.1 psec by colliding pulse mode locking, R. L. Fork, B. I. Greene and C. V. Shank - Appl. Phys. Lett. 38, 671 (1981)
  6. (en)[4], Negative dispersion using pairs of prisms, R. L. Fork, O. E. Martinez, and J. P. Gordon - Optics Letters, Vol. 9, Issue 5, p. 150-152 (1984)
  7. a, b et c (en)High Power Mode-locked Semiconductor Lasers and Their Applications sur Google Livres
  8. (en)Photonic devices sur Google Livres
  9. (en)Femtosecond Laser Pulses: Principles and Experiments sur Google Livres
  10. a et b (en)Ultrashort Pulse Generation in Kerr-lens Mode Locked Colquiriite Lasers sur Google Livres