Ta xột một laser màu khúa mode bằng va chạm xung (CPM), được mụ tả
trong hỡnh 2.3.
Hỡnh 2.3: Sơ đồ laser màu khúa mode bằng va chạm xung (CPM)[10].
Trong buồng cộng hưởng laser dạng vũng hai xung sỏng cú thể truyền ngược nhau, theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ. Chất hấp thụ bóo hũa được chọn với nồng độ sao cho nú chỉ đạt bóo hũa khi hai xung cú mặt đồng thời. Kết quả là, hai xung tự động đồng bộ đường đi của chỳng trong buồng cộng hưởng để vượt qua chất hấp thụ bóo hũa. Kết quả sự chồng chập của hai xung là một súng đứng chuyển tiếp, tạo ra một phase chuyển tiếp và điều chế biờn độ. Một phần ỏnh sỏng của mỗi xung nhiễu xạ trở lại vào cỏc xung khỏc bởi sự điều chế này, cải thiện chế độ khúa mode. Sự khuếch đại hai xung đối xứng trong mụi trường hoạt chất và hấp thụ bóo hũa được đặt trong buồng cộng hưởng theo sơ đồ hỡnh 2.4[10].
Hỡnh 2.4: Vũng tuần hoàn của xung sỏng trong laser CPM[10]
Mụi trường hoạt chất được đặt ở 1/4 tổng chiều dài buồng cộng hưởng L từ vị trớ chất hấp thụ bóo hũa, tổng thời gian bơm L/2c là giống nhau cho cả hai xung.
Trong laser màu khúa mode bị động, khúa mode trong điều chế biờn độ được tạo ra bởi chớnh cỏc xung sỏng. Khi cỏc xung sỏng ở bờn trong mụi trường hoạt chất và mụi trường hấp thụ bóo hũa bằng cỏch nào đú chỳng tạo ra một sự điều chế biờn độ tuần hoàn theo thời gian thụng qua độ khuếch đại và bộ hấp thụ bóo hũa. Chu kỡ điều chế trựng hợp chớnh xỏc với thời gian xung đi vũng quanh buồng cộng hưởng, L/c ( trong đú L là chu vi của buồng cộng hưởng dạng vũng ).
Một cải tiến lớn trong kĩ thuật tạo ra xung ngắn là đó đưa vào một mỏy nộn lăng kớnh quang học bờn trong buồng cộng hưởng laser CPM để bự trừ tỏn sắc vận tốc nhúm. Cỏch tử là thiết bị tổn hao quang học bởi vỡ xảy ra rất nhiều sự nhiễu xạ trờn bề mặt cỏch tử. Trong khi cần ớt nhất hai cỏch tử cho việc hiệu chỉnh phase, một mỏy nộn Treacy (mỏy nộn cỏch tử) khụng thể sử dụng trong buồng cộng hưởng laser bởi vỡ nú gõy ra nhiều mất mỏt. Mỏy nộn lăng kớnh quang học được thiết kế ban đầu như cỏc thiết bị trong buồng cộng hưởng. Điều này cú thể thực hiện bởi thực tế là gúc ở đỉnh của một lăng kớnh với việc chọn chiết suất sao cho một tia đi qua lăng kớnh ở gúc lệch tối thiểu cũng rơi vào bề mặt ứng với gúc Brewster. Ở gúc
lăng kớnh. Khụng đạt được ở gúc lệch cực tiểu sẽ làm sai lệch chựm tia và điều này cú hại đến yếu tố chất lượng buồng cộng hưởng. Khi sử dụng ỏnh sỏng phõn cực trong mặt phẳng tuyến tớnh, sự phản xạ từ bề mặt ở gúc Brewster hầu như bằng khụng, do đú hạn chế được mất mỏt trong buồng cộng hưởng.
Thụng số tỏn sắc của mỏy nộn lăng kớnh liờn quan đến đạo hàm bậc hai của quang trỡnh tương ứng với bước súng[10] :
2 0 2 λ d p D cLdλ (2.1)
L là quóng đường hỡnh học của ỏnh sỏng và P là quang trỡnh. Với kớnh thủy tinh silica 2 3 2 1 0354 7 481 10 d p . l( . . )
dλ , với l là khoảng cỏch giữa hai lăng kớnh ( đo bằng cm) và λ là bước súng (đo bằng μm). Khi l=13.8cm , bốn lăng kớnh được sắp theo thứ tự như trờn hỡnh 2.3 khụng bị tỏn sắc, trong khi l=25cm là đủ để bự cho việc thờm vào một miếng mỏng silica trong buồng cộng hưởng laser. Lăng kớnh được đưa vào trong buồng cộng hưởng laser với mục đớch chớnh là cõn bằng hiệu ứng tỏn sắc tuyến tớnh và do đú đạt được khoảng thời gian ngắn hơn, thời gian đo được ngắn nhất là 27fs. Ngoài làm giảm khoảng thời gian của xung, việc thờm vào một mỏy nộn lăng kớnh cũng làm thay đổi đỏng kể hoạt động của laser CPM. Một xung sỏng truyền trong laser CPM cõn bằng lần lượt gặp mụi trường hấp thụ bóo hũa và mỏy nộn quang học. Sự tự điều biến phase, cú chirp xảy ra trước, trong khi tỏn sắc vận tốc nhúm õm được gõy ra sau. Để laser làm việc ổn định, hai hiệu ứng này phải bự trừ nhau một cỏch chớnh xỏc.
Một trong những hạn chế của laser CPM là xung tạo ra cũn yếu. cụng suất trung bỡnh cú giỏ trị khoảng vài chục mW với tốc độ lặp lại là 100 MHz. Điều này tương ứng với năng lượng cho mỗi xung chỉ vài chục pJ, và đỉnh cụng suất khụng lớn hơn vài trăm W [10].