Foi relatado um método para realizar a emissão simultânea de dois comprimentos de onda em um laser de emissão superficial com cavidade externa vertical (Vertical external cavity surface emitting laser, VECSEL) por meio de um grande desajuste entre o espectro de ganho e o modo da cavidade. Foi projetada uma estrutura de cavidade estável, preveram-se teoricamente três estados de funcionamento deste VECSEL e realizaram-se verificações experimentais. Com o aumento da potência de bombeamento do VECSEL, a temperatura operacional interna do chip de ganho aumenta gradualmente, e o VECSEL apresenta sucessivamente três estados de operação: emissão no comprimento de onda da borda da banda, emissão de dois comprimentos de onda e emissão no comprimento de onda do modo da cavidade. O comprimento de onda inicial da emissão do VECSEL localizava-se no comprimento de onda do laser determinado pelo modo da borda da banda (952,7 nm). Com o aumento da potência de bombeamento, o efeito térmico no chip de ganho se intensifica, ocorrendo competição de modos entre o comprimento de onda do modo da cavidade e o da borda da banda, levando ao fenômeno da emissão de dois comprimentos de onda. Quando as intensidades máximas dos dois picos ficam próximas, a potência de saída do laser do VECSEL atinge 359 mW, com comprimentos de onda em 954,2 nm e 1001,2 nm, respectivamente. A curva de potência de saída nessa região apresenta um fenômeno claro de segundo limiar. Ao continuar aumentando a potência de bombeamento, o comprimento de onda de saída do laser muda para o modo da cavidade, situado em 1002,4 nm. Nos estados de operação de comprimento de onda único e duplo, a mancha do modo a laser do VECSEL é simétrica, circular e com perfil gaussiano, e o ângulo de divergência do feixe laser aumenta de 5,7° para 7,9°. Essa solução VECSEL de saída dupla em chip único tem um bom potencial de aplicação em radares a laser resistentes a interferências e lasers terahertz de conversão de frequência.

Laser de superfície de emissão dupla; competição de modos; radar a laser; conversão de frequência