Ce laser femtoseconde à blocage de mode passif model CALMAR LASERS FPL-M2UFFLUM22, utilise un semi-conducteur à absorption saturable SESAM (miroir 125) et comme médium amplificateur une fibre dopée à l’Ytterbium(130) qui est pompée par une diode laser à 970nm.(150)
Un des miroir du résonateur se compose réseau de diffraction holographique(112) et il permet de changer la fréquence de sortie des pulses lasers entre 1030 et 1065 nm.
Ce module est une architecture insensible aux vibrations et aux chocs et il présente une stabilité exceptionnelle et une fiabilité maximum et ceci sans aucun réglage !
La durée de pulse peut être précisé à la fabrication entre 500fs et 5ps selon l’architecture de la fibre (longueur de celle-ci).

2. Le principe du mode-locking (verrouillage de modes)

Pour générer des impulsions femtoseconde, il faut forcer tous les modes longitudinaux à osciller en phase fixe les uns avec les autres.

Lorsque ces modes sont verrouillés en phase, leurs interférences constructives créent un train d’impulsions ultracourtes dans le temps.

Visuellement :

  • En domaine fréquentiel : large spectre (plusieurs modes cohérents)

  • En domaine temporel : impulsions brèves et répétitives.

3. Comment le verrouillage est obtenu dans un laser à fibre Calmar

Les lasers Calmar (comme le FPL-M2U) utilisent généralement un mode-locking passif, via un composant non linéaire dans la fibre :

a) Absorbeur saturable (SA)

Un absorbeur saturable (souvent un SESAM ou un matériau à base de nanotubes de carbone ou graphène) laisse passer préférentiellement les crêtes d’intensité lumineuse :

  • Faible intensité → absorption importante

  • Forte intensité → transmission accrue

Ce mécanisme favorise la formation spontanée d’une impulsion stable, qui se renforce tour après tour dans la cavité.

b) Nonlinear Polarization Evolution (NPE)

Certains modèles utilisent aussi le NPE :

  • La polarisation de la lumière varie avec l’intensité (effet Kerr)

  • Un polariseur intracavité sélectionne les composantes de forte intensité → seule l’impulsion survive.

Dans les lasers Calmar, c’est souvent NPE + fibre non linéaire + isolateur/polariseur.

4. Équilibre entre dispersion et non-linéarité

Une impulsion femtoseconde dans la fibre subit :

  • Dispersion (étalement temporel des fréquences)

  • Auto-modulation de phase (SPM) due à l’indice non linéaire n2n_2

Le laser est conçu pour que ces deux effets s’équilibrent partiellement :

Dispersion (eˊtalement)↔Non-lineˊariteˊ (compression)\text{Dispersion (étalement)} \leftrightarrow \text{Non-linéarité (compression)}

→ Cela conduit à la formation d’un soliton optique stable dans la fibre.

C’est ce qu’on appelle un soliton mode-locked fiber laser.

5. Résultat final

  • Tous les modes longitudinaux sont verrouillés en phase (Δφ = constante)

  • Le spectre de sortie est large (plusieurs THz)

  • En domaine temporel : impulsions de 100 fs à 500 fs, à des fréquences de répétition de ~50–100 MHz

  • Sortie via une fibre monomode (souvent PM fiber)

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