Dans le domaine de la photonique, le verrouillage de mode spatiotemporel (STML) et les solitons dissipatifs spatiotemporels (STDS) dans les lasers à fibres multimodes (MMF) sont des sujets de recherche passionnants. Cet article explore les défis et les avancées récentes dans ce domaine, ainsi que les perspectives d’avenir.
Depuis 2017, le STML est un sujet de recherche en effervescence. Cependant, la compréhension et le contrôle des STDS et du STML dans les lasers MMF ne sont pas aussi avancés que dans les lasers à fibres monomodes. Les défis clés incluent l’obtention d’une énergie d’impulsion ultra-élevée et de profils de mode arbitraires dans les lasers MMF, ainsi que l’amélioration des techniques de caractérisation spatiotemporelle.
Un article de revue récent intitulé «Verrouillage de mode spatiotemporel et solitons dissipatifs dans les lasers à fibres multimodes» a été publié dans Light : Science & Applications par l’équipe dirigée par Changxi Yang et Chengying Bao de l’Université Tsinghua, en Chine. Cet article résume les progrès de la recherche sur le STML et les STDS dans les lasers MMF.
Les défis du STML et des STDS dans les lasers MMF
La balance de la dispersion intermodale et la synchronisation des impulsions résolues en mode sont une condition préalable au STML. Trois mécanismes dominants contribuant à l’équilibrage de la dispersion intermodale et régissant le STML sont illustrés dans la Fig. 1.
Les mesures de champ optique multidimensionnelles en temps réel sont essentielles pour comprendre les dynamiques spatiotemporelles. La combinaison de techniques telles que la transformée de Fourier de dispersion multimode, les lentilles temporelles, la décomposition de mode et les mesures de jitter temporel pourrait constituer un système puissant pour caractériser les dynamiques spatiotemporelles des STDS.
Personnaliser des composants de mode et applications potentielles
La personnalisation des composants de mode dans les lasers multimodes reste un défi. L’auto-nettoyage du faisceau, ou l’introduction de modulateurs de lumière spatiale, pourrait permettre le contrôle du champ de mode des lasers STML.
Atteindre une énergie d’impulsion élevée avec un profil de mode défini par l’utilisateur peut ouvrir la porte à de nombreuses applications passionnantes, dont la microscopie non linéaire. De plus, la cohérence spatiale peut ajouter de nouvelles possibilités pour des applications (par exemple, le Lidar chaotique) où une faible cohérence peut être un avantage.
En synthèse
En conclusion, le STML et les STDS dans les lasers MMF offrent un potentiel considérable pour une variété d’applications. Les défis restent importants, mais les avancées récentes et les perspectives d’avenir sont prometteuses. Les applications et les nouvelles voies technologiques des lasers verrouillés en mode spatiotemporel sont discutées (Fig. 2).
Les sujets incluent les peignes de fréquences optiques multimodes, le multiplexage par répartition en longueur d’onde pour les lasers multimodes, la génération de supercontinuum multimode, les peignes à double/multi-cavités verrouillés en mode unique, et les lasers multimodes pompés de manière cohérente. Ces avancées pourraient pousser notre capacité à contrôler les photons dans des systèmes ultra-rapides, non linéaires, multimodes, faiblement confinés, à un nouveau niveau.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le verrouillage de mode spatiotemporel (STML) ?
Le STML est une technique utilisée dans les lasers pour générer des impulsions ultra-courtes. Il est particulièrement pertinent dans les lasers à fibres multimodes (MMF).
Quels sont les défis associés au STML dans les lasers MMF ?
Les défis incluent l’obtention d’une énergie d’impulsion ultra-élevée, la création de profils de mode arbitraires et l’amélioration des techniques de caractérisation spatiotemporelle.
Qu’est-ce qu’un soliton dissipatif spatiotemporel (STDS) ?
Un STDS est une onde solitaire qui se propage sans changer de forme en raison de l’équilibre entre la dispersion et la non-linéarité.
Quelles sont les applications potentielles du STML et des STDS dans les lasers MMF ?
Les applications potentielles incluent la microscopie non linéaire, le Lidar chaotique, les peignes de fréquences optiques multimodes, et plus encore.
Quels sont les progrès dans le domaine du STML et des STDS dans les lasers MMF ?
Un article de revue récent a résumé les progrès de la recherche sur le STML et les STDS dans les lasers MMF, y compris les avancées dans la compréhension des mécanismes sous-jacents et les techniques de caractérisation.
Science 358, 94–97 (2017); Light: Science & Applications. 10.1038/s41377-023-01305-0
