Un méthode d'émission simultanée bimodale a été rapportée en utilisant un laser à émission de surface avec cavité externe verticale (Vertical external cavity surface emitting laser, VECSEL) grâce à un grand désaccord entre le spectre de gain et les modes de cavité. Une structure de cavité stable a été conçue, avec une prédiction théorique et une validation expérimentale de trois états de fonctionnement du VECSEL. Avec l'augmentation de la puissance de pompage du VECSEL, la température de fonctionnement interne de la puce amplificatrice augmente progressivement, et le VECSEL présente successivement trois états de fonctionnement : émission à la longueur d'onde de la bande de gain, émission bimodale et émission à la longueur d'onde du mode de cavité. La longueur d'onde initiale d'émission du VECSEL se situait à la longueur d'onde laser déterminée par le mode de la bande de gain (952,7 nm). Avec l'augmentation de la puissance de pompage, l'effet thermique augmente dans la puce amplificatrice, provoquant une compétition entre la longueur d'onde du mode de cavité et celle de la bande de gain, entraînant une émission bimodale. Lorsque l'intensité des pics bimodaux se rapproche, la puissance de sortie laser du VECSEL atteint 359 mW, avec des longueurs d'onde respectives de 954,2 nm et 1001,2 nm. La courbe de puissance de sortie montre un phénomène de deuxième seuil évident à proximité. Lorsque la puissance de pompage continue d'augmenter, la longueur d'onde de sortie devient celle du mode de cavité à 1002,4 nm. Dans les états de fonctionnement monomodal et bimodal, la tache laser du VECSEL est symétrique avec un profil gaussien circulaire, et l'angle de divergence du faisceau laser augmente de 5,7° à 7,9°. Cette solution de sortie bimodale sur puce unique VECSEL offre un bon potentiel d'application pour les lidars résistants aux interférences et le laser térahertz à conversion de fréquence.

Laser à émission de surface bimodale; compétition de modes; lidar; conversion de fréquence