Laser monomodale:
In alcune microcavità supermodali, lo scattering stimolato può portare all'amplificazione preferenziale di una modalità a cavità singola, risultando in un laser monomodale. Ciò si verifica in genere quando la cavità è progettata per avere un fattore di qualità elevato (Q) per una modalità specifica, sopprimendo al contempo le altre modalità. L'elevato fattore Q garantisce che la modalità singola abbia una soglia inferiore per il laser, consentendole di dominare le altre modalità.
Progettando attentamente la geometria della cavità, la composizione del materiale e il profilo di drogaggio, è possibile ottenere un forte confinamento ottico e ridurre al minimo le perdite di diffusione per la modalità desiderata. Ciò consente un efficiente laser monomodale con elevata potenza di uscita e buona qualità del raggio.
Laser a doppia modalità:
In altri casi, la diffusione stimolata nelle microcavità supermodali può provocare un laser a doppia modalità, in cui due modalità di cavità oscillano simultaneamente. Ciò si verifica quando la cavità supporta più modalità con fattori Q e condizioni di guadagno simili. A causa della natura competitiva del laser, entrambe le modalità possono raggiungere la soglia laser e coesistere nella cavità.
Il laser a doppia modalità può essere vantaggioso in alcune applicazioni, come i sistemi WDM (wavelength-division multiplexing) o la generazione di coppie di fotoni intrecciati per l’elaborazione delle informazioni quantistiche. Controllando attentamente la progettazione della cavità e le condizioni di eccitazione, è possibile ottenere un funzionamento stabile a doppia modalità con separazione di lunghezze d'onda specifica e accoppiamento in modalità controllata.
La transizione dal laser monomodale a quello bimodale, o viceversa, può essere influenzata da vari fattori quali la potenza di eccitazione, la temperatura e la desintonizzazione della cavità. Manipolando questi parametri, è possibile eccitare o sopprimere selettivamente modalità specifiche e ottenere il comportamento laser desiderato nelle microcavità supermodali.
In sintesi, la diffusione stimolata nelle microcavità supermodali può portare a un laser a modalità singola o doppia, a seconda del design della cavità, delle proprietà del materiale e delle condizioni di eccitazione. Progettando attentamente questi fattori, è possibile personalizzare il comportamento del laser per applicazioni specifiche e ottenere le caratteristiche ottiche desiderate.
