2.1.2 .Phổ bức xạ
2.4. Sự mở rộng không gian của các mode laser ngẫu nhiên
2.4.3. Sự mở rộng không gian của mode
Để quan sát trực tiếp kích thước khơng gian của các mode trong laser ngẫu nhiên, ta đo phổ phát xạ ở các vị trí khác nhau của mẫu laser ngẫu nhiên. Khác với phương pháp trực tiếp này, sự mở rộng không gian của các mode trên bề mặt của một mơi trường ngẫu nhiên có thể xác định được bằng cách sử dụng kỹ thuật tương quan vết. Trong thí nghiệm, mẫu được dịch chuyển theo phương ngang với các bước là 5064nmvà với mọi vị trí của mẫu có 50 phổ phát xạ đơn ngắn. Ta dịch chuyển mẫu 20mbằng 10 lần độ rộng vết bơm. Hình 2.11 ứng với sự dịch chuyển tương ứng là 0.154nm, 0.211nm, 0.274nm, 0.288nm. Đây là sự mơ phỏng về q trình phát triển điển hình của một đỉnh trong phổ phát xạ khi vị trí của mẫu bị thay đổi. Năng lượng đỉnh liên hệ với sự khuếch đại bên trong mode. Đầu tiên chỉ một phần nhỏ của không gian mode được khuếch đại và một đỉnh yếu sẽ quan sát được. Dịch chuyển mẫu nhiều hơn dẫn tới sự chồng chập rộng hơn của mode và miền khuếch đại, sự khuếch đại lớn hơn trong mode và do đó có một cường độ đỉnh lớn hơn. Khi mode dời khỏi miền khuếch đại thì cường độ đỉnh giảm [56].
Hình 2.11: Sự phóng đại một phần phổ phát xạ tại nơi một đỉnh được quan sát. Giữa các phổ liên tiếp, mẫu được chuyển dời 506nm.
Độ dịch chuyển giữa vị trí mẫu mà tại đó đỉnh xuất hiện và vị trí của mẫu mà tại đó đỉnh biến mất cho kích thước khơng gian của một mode. Trong trường hợp đặc biệt hình 2.11, kích thước khơng gian của các mode là 2.50.5m.
Với tất cả các mode đo được trong quá trình dịch chuyển mẫu, chúng ta đều có thể xác định được kích thước khơng gian mode của chúng. Sự phân bố kích thước khơng gian của các mode được biểu diễn trong hình 2.12. Khoảng 80% số mode có kích cỡ nhỏ hơn độ rộng vạch trung tâm và 20% cịn lại có kích cỡ lớn hơn độ rộng vạch trung tâm. Với mẫu LM(OM), chúng ta có thể hy vọng tất cả các mode có kích thước khơng gian lớn hơn hoặc nhỏ hơn nhiều so với độ rộng vết bơm. Rõ ràng sự phân bố mode đo được chứa cả các mode mở và mode định xứ. Chúng phù hợp với sự mong đợi của hai mơ hình. Sự lựa chọn cơ học cho một mode trở thành một mode laser là thời gian cư trú của nó. Sự mở rộng khơng gian có giới hạn quan sát được trong thí nghiệm về mode laser chỉ ra rằng các mode có thời gian sống càng dài thì có độ mở rộng khơng gian càng nhỏ [56].
Hình 2.12: Sự phân bố kích thước khơng gian của các mode được xác định với một phép đo độ dịch chuyển. Đường (…) là một sự đánh dấu cho bán kính tiêu điểm của nguồn bơm lên mẫu.