Усиленное спонтанное излучение
Усиленное спонтанное излучение ( ASE ) или суперлюминесценция — это свет , возникающий в результате спонтанного излучения , который был оптически усилен в процессе вынужденного излучения в усиливающей среде . Это присуще области случайных лазеров .
Происхождение
[ редактировать ]ASE создается, когда лазерная усиливающая среда накачивается для создания инверсии населенности . Обратная связь лазера УСИ по оптическому резонатору может привести к срабатыванию лазера при порога генерации достижении . Превышение ASE является нежелательным эффектом в лазерах, поскольку оно не является когерентным и ограничивает максимальное усиление , которое может быть достигнуто в усиливающей среде. ASE создает серьезные проблемы в любом лазере с высоким коэффициентом усиления и/или большим размером. В этом случае должен быть предусмотрен механизм поглощения или извлечения некогерентного УСИ, иначе возбуждение усиливающей среды будет истощаться некогерентным УСИ, а не желаемым когерентным лазерным излучением . УСИ особенно проблематичен в лазерах с короткими и широкими оптическими резонаторами, таких как дисковые лазеры (активные зеркала). [1]
ASE также может быть желательным эффектом, находящим применение в широкополосных источниках света. Если резонатор не имеет оптической обратной связи, генерация будет подавлена, что приведет к широкой полосе пропускания излучения из-за ширины полосы усиливающей среды. Это приводит к низкой временной когерентности , обеспечивая снижение спекл-шума по сравнению с лазером. Однако пространственная когерентность может быть высокой, что позволяет точно фокусировать излучение. Эти характеристики делают такие источники полезными для волоконно-оптических систем и оптической когерентной томографии . Примеры таких источников включают суперлюминесцентные диоды и усилители на легированном волокне .
В лазерах на органических красителях
[ редактировать ]УСИ в импульсных лазерах на органических красителях может иметь очень широкие спектральные характеристики (до 40–50 нм в ширину) и представляет собой серьезную проблему при разработке и эксплуатации перестраиваемых лазеров на красителях с узкой шириной линии. Чтобы подавить ASE в пользу чистого лазерного излучения, исследователи используют различные подходы, включая оптимизацию конструкции лазерного резонатора. [2]
В дисковых лазерах: противоречия
[ редактировать ]По данным некоторых изданий, в масштабирование мощности дисковых лазеров , коэффициент усиления туда и обратно должен быть уменьшен, [3] что означает затвердевание [ нужны разъяснения ] требования по потере фона. Другие исследователи полагают, что существующие дисковые лазеры работают далеко от такого предела, и масштабирование мощности может быть достигнуто без модификации существующих лазерных материалов. [4]
В самовосстанавливающихся полимерах, допированных красителями.
[ редактировать ]В 2008 году группа из Университета штата Вашингтон наблюдала обратимую фотодеградацию или просто самовосстановление органических красителей, таких как Disperse Orange 11. [5] при легировании полимерами. Они использовали усиленное спонтанное излучение в качестве зонда для изучения свойств самовосстановления. [6]
В мощных короткоимпульсных лазерных системах
[ редактировать ]В мощных CPA -лазерных системах с пиковой мощностью в несколько тераватт или петаватт, например в лазерной системе POLARIS , ASE ограничивает временной контраст интенсивности. После сжатия лазерного импульса, растянутого во времени при усилении, УСИ образует квазинепрерывный пьедестал, частично расположенный в моменты времени перед сжатым лазерным импульсом. [7] Благодаря высокой интенсивности в фокальном пятне до 10^22 Вт/см 2 УСИ часто бывает достаточно, чтобы существенно нарушить ход эксперимента или даже сделать невозможным желаемое взаимодействие лазера с мишенью.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Д. Кузнецов; Дж. Ф. Биссон; К. Такаичи; К. Уэда (2005). «Одномодовый твердотельный лазер с коротким широким неустойчивым резонатором» . ЖОСА Б. 22 (8): 1605–1619. Бибкод : 2005JOSAB..22.1605K . дои : 10.1364/JOSAB.22.001605 .
- ^ Ф. Дж. Дуарте (1990). «Узкополосные импульсные лазерные генераторы на красителях». В Ф. Дж. Дуарте; Л. В. Хиллман (ред.). Принципы работы лазера на красителях . Бостон: Академическая пресса . стр. 133–183 и 254–259. ISBN 978-0-12-222700-4 .
- ^ Д. Кузнецов; Дж. Ф. Биссон; Дж. Донг; К. Уэда (2006). «Предел поверхностных потерь масштабирования мощности лазера на тонком диске» . ЖОСА Б. 23 (6): 1074–1082. Бибкод : 2006JOSAB..23.1074K . дои : 10.1364/JOSAB.23.001074 . Проверено 26 января 2007 г. ; [1] [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ А. Гизен; Х. Хюгель; А. Восс; К. Виттиг; У. Браух; Х. Опауэр (1994). «Масштабируемая концепция мощных твердотельных лазеров с диодной накачкой». Прикладная физика Б. 58 (5): 365–372. Бибкод : 1994ApPhB..58..365G . дои : 10.1007/BF01081875 . S2CID 121158745 .
- ^ http://www.sigmaaldrich.com/catalog/ProductDetail.do?D7=0&N5=SEARCH_CONCAT_PNO%7CBRAND_KEY&N4=217093%7CSIAL&N25=0&QS=ON&F=SPEC . Архивировано 19 января 2012 г., в Wayback Machine.
- ^ Natnael B. Embaye, Shiva K. Ramini, and Mark G. Kuzyk, J. Chem. Phys. 129, 054504 (2008) https://arxiv.org/abs/0808.3346
- ^ Кепплер, Себастьян; Саверт, Александр; Кернер, Йорг; Хорнунг, Марко; Либетрау, Хартмут; Хейн, Иоахим; Калуца, Мальте Кристоф (01 марта 2016 г.). «Генерация усиленного спонтанного излучения в мощных лазерных системах CPA» . Обзоры лазеров и фотоники . 10 (2): 264–277. Бибкод : 2016ЛПРв...10..264К . дои : 10.1002/lpor.201500186 . ISSN 1863-8899 . ПМЦ 4845653 . ПМИД 27134684 .
