Переключение усиления
Переключение усиления — это метод в оптике, с помощью которого можно заставить лазер генерировать импульсы света чрезвычайно короткой длительности, порядка пикосекунд ( 10 −12 с ). [1] [2]
В полупроводниковом лазере оптические импульсы генерируются путем введения множества носителей ( электронов ) в активную область устройства, в результате чего плотность носителей в этой области перемещается снизу вверх от порога генерации . Когда плотность носителей превышает это значение, возникающее вынужденное излучение приводит к генерации множества фотонов.
Однако носители истощаются в результате стимулированного излучения быстрее, чем инжектируются. Таким образом, плотность носителей в конечном итоге падает ниже порога генерации , что приводит к прекращению оптического выхода. Если за это время инжекция носителей не прекратилась, то плотность носителей в активной области может еще раз увеличиться и процесс повторится.
На рисунке справа показан типичный импульс, генерируемый переключением усиления с синусоидальным инжекторным током на частоте 250 МГц, создающий импульс длительностью примерно 50 пс. Плотность носителей истощается во время импульса, а затем возрастает из-за продолжающейся подачи тока, создавая меньший вторичный импульс. Если в нужный момент подаваемый ток быстро отключается, например, с помощью диодной схемы со ступенчатым восстановлением , можно сгенерировать одиночный световой импульс длительностью 50 пс.
Для твердотельных лазеров и лазеров на красителях переключение усиления (или синхронная накачка усиливающей среды лазера ) обычно предполагает накачку другим импульсным лазером. Поскольку импульсы накачки имеют короткую длительность, оптическое усиление присутствует в лазере только в течение короткого времени, что приводит к импульсному выходному сигналу. Модификация добротности чаще используется для получения импульсного выходного сигнала от этих типов лазеров, поскольку могут быть достигнуты импульсы с гораздо более высокой пиковой мощностью.
Термин «переключение усиления» происходит от того факта, что оптическое усиление является отрицательным, когда плотность носителей или интенсивность накачки в активной области устройства ниже порога, и переключается на положительное значение, когда плотность носителей или интенсивность накачки превышает порог генерации.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лау, Кентукки (25 января 1988 г.). «Переключение усиления полупроводниковых инжекционных лазеров». Письма по прикладной физике . 52 (4). Издательство АИП: 257–259. Бибкод : 1988АпФЛ..52..257Л . дои : 10.1063/1.99486 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Васильев, Петр (1995). Сверхбыстрые диодные лазеры: основы и применение . Лондон: Артех Хаус. ISBN 978-0-89006-736-9 . ОСЛК 32050294 .
