Усиленное спонтанное излучение - Amplified spontaneous emission
Усиленное спонтанное излучение ( ASE ) или суперлюминесценция - это свет , создаваемый спонтанным излучением , который оптически усиливается в процессе стимулированного излучения в усиливающей среде . Это присуще области случайных лазеров .
Происхождение
УСИ возникает при накачке усиливающей среды лазера для создания инверсной населенности . Обратная связь УСИ оптическим резонатором лазера может привести к срабатыванию лазера при достижении порога генерации . Избыточный ASE является нежелательным эффектом для лазеров, поскольку он некогерентен и ограничивает максимальное усиление, которое может быть достигнуто в усиливающей среде. ASE создает серьезные проблемы для любого лазера с высоким коэффициентом усиления и / или большого размера. В этом случае должен быть предусмотрен механизм , чтобы поглощать или извлекать некогерентного ASE, в противном случае возбуждения из усиливающей среды будет исчерпан некогерентного ASE , а не требуемого когерентного лазерного излучения . УСИ особенно проблематично в лазерах с короткими и широкими оптическими резонаторами, таких как дисковые лазеры (активные зеркала).
ASE также может быть желательным эффектом, находящим применение в широкополосных источниках света. Если резонатор не имеет оптической обратной связи, генерация будет запрещена, что приведет к широкой полосе излучения из-за полосы пропускания усиливающей среды. Это приводит к низкой временной когерентности , что снижает спекл-шум по сравнению с лазером. Однако пространственная когерентность может быть высокой, что позволяет четко фокусировать излучение. Эти характеристики делают такие источники полезными для волоконно-оптических систем и оптической когерентной томографии . Примеры таких источников включают суперлюминесцентные диоды и усилители из легированного волокна .
ASE в лазерах на органических красителях
УСИ в импульсных лазерах на органических красителях может иметь очень широкие спектральные характеристики (до 40-50 нм в ширину) и, как таковые, 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 оптимизированные конструкции лазерных резонаторов.
ASE в дисковых лазерах: полемика
Согласно некоторым публикациям, на масштабировании мощности от дисковых лазеров , то выигрыш в оба конца должен быть уменьшен, а это означает , затвердение требования о 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.
ASE в самовосстанавливающихся полимерах, допированных красителями
В 2008 году группа из Университета штата Вашингтон наблюдала обратимое фотодеградацию или просто самовосстановление органических красителей, таких как Disperse orange 11, при добавлении в полимеры. Они использовали усиленное спонтанное излучение в качестве зонда для изучения свойств самовосстановления.
УСИ в мощных короткоимпульсных лазерных системах
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, который растягивается во времени во время усиления, УСИ создает квазинепрерывный пьедестал, который частично располагается иногда перед сжатым лазерным импульсом. Из-за высокой интенсивности в фокальном пятне до 10-22 Вт / см 2 УСИ часто бывает достаточно, чтобы значительно нарушить эксперимент или даже сделать невозможным желаемое взаимодействие лазера с мишенью.