Laser monomodale:
In alcuni casi, una delle risonanze supermodali nella microcavità diventa dominante e presenta una soglia inferiore per l'emissione stimolata rispetto ad altre modalità. Ciò porta all'amplificazione e all'emissione preferenziali della luce alla frequenza della modalità dominante, risultando in un laser monomodale. Questo comportamento può verificarsi quando la progettazione della cavità e le proprietà del materiale favoriscono una modalità particolare oppure quando le condizioni di pompaggio stimolano selettivamente quella modalità.
Nel laser monomodale, lo spettro di emissione in uscita mostra un picco stretto centrato sulla lunghezza d'onda della modalità dominante. Il laser funziona in un'unica modalità longitudinale, fornendo elevata purezza e coerenza spettrale.
Laser a doppia modalità:
In condizioni diverse è possibile che due o più supermodalità nella microcavità raggiungano contemporaneamente la soglia laser. Ciò porta al laser a doppia modalità, in cui nello spettro di uscita compaiono due righe di emissione distinte. Le modalità laser possono essere ravvicinate o separate da una maggiore differenza di lunghezza d'onda a seconda del design della cavità e delle proprietà del materiale.
L'effetto laser a doppia modalità può verificarsi a causa della natura quasi degenerata di alcune supermodalità, dove le loro frequenze di risonanza sono molto vicine. Ciò può comportare un’inversione simultanea della popolazione e un’emissione stimolata in più modalità. Un altro fattore che può contribuire all'uso del laser a doppia modalità è la presenza di più regioni di guadagno all'interno della microcavità, ciascuna delle quali supporta una modalità diversa.
Nel laser a doppia modalità, lo spettro di emissione in uscita presenta due picchi distinti corrispondenti alle lunghezze d'onda del laser delle due modalità. A seconda dell'applicazione specifica, il laser a doppia modalità può essere indesiderato o vantaggioso. In alcuni casi, potrebbe essere necessario sopprimere una delle modalità per ottenere il funzionamento in modalità singola, mentre in altri scenari, il laser a doppia modalità può essere utilizzato per scopi specifici come il multiplexing a divisione di lunghezza d'onda o laser sintonizzabili.
La transizione tra il laser monomodale e quello bimodale può essere influenzata da vari fattori, come la geometria della cavità, le proprietà di guadagno del materiale, le condizioni di pompaggio e la presenza di feedback o interazioni esterne. Progettando e controllando attentamente questi parametri, è possibile ottenere il comportamento laser desiderato nelle microcavità supermodali.
