главная   оптика   волоконная оптика   спектроскопия   лазеры   лазерные системы
 
     
 
Оптика /
  Тысячелетняя история развития оптики
  Природа света. Свойства электромагнитного излучения
  Законы оптики и оптические эффекты
  Основные законы оптики
  Геометрическая оптика
  Волновая оптика
  Квантовая оптика
  Нелинейная оптика
  Теория голографического строения вселенной
  Распространение света в оптически неоднородных средах
  Компоненты оптических схем
  Оптические материалы
  Оптические системы
  Свет и энергетика
  Зрение
Волоконная оптика
Спектроскопия
Лазеры
Лазерные системы
Телекоммуникации и связь
 
Выставки и конференции
Новости науки и лазерной техники
 
О проекте
Ссылки

 

Усиленное спонтанное излучение

Материал подготовлен Игорем Косаримом

 

Усиленное спонтанное излучение В лазерах, и в особенности в мощных усилителях, усиленное самопроизвольное излучение (усиленное спонтанное излучение, УСИ) обычно является нежелательным эффектом. Обычно оно ограничивает диапазон усиления в одном каскаде усилителя на 40-50 децибел. Большее усиление, особенно при усилении импульсов, если используется несколько каскадов усилителя, разделенных фильтрами, фарадеевскими вентилями и/или оптическими модуляторами (переключателями). В частности, в некоторых волоконных лазерах УСИ может предотвратить излучение на экстремально длинных волнах, если эффект на волнах другой длины достаточен для достижения необходимого УСИ.

 

Подобные проблемы могут быть решены при полной оптимизации конструкции лазерной установки, причем особое внимание должно быть уделено длине оптоволокна, степени легирования и всему аналогичному, и УСИ на нежелательных длинах волн может быть подавлено с помощью особой конструкции оптоволокна (например, в фотоннокристаллических волокнах), которые помогают добиться повышения потерь при передаче за пределами желаемой спектральной области. Подобные сложности возникают в связи с твердотельными лазерами на объемных кристаллах или стеклах (например, лазером Nd:YAG, работающим на 946 нм), где мощное УСИ на 1046 нм подавляет лазерное излучение на 946 нм.

 

Интересные аспекты возникают, когда УСИ появляется в волноводных структурах, таких, как оптические волокна. Например, величина УСИ в сердцевине одномодового волокна не зависит от детальных параметров волновода (например, от диаметра ядра и числовой апертуры). Вопреки распространенному мнению, мощность УСИ зависит исключительно от количества мод а не от свойства конкретной моды. Соображения, включающие некоторую  «степень поглощения» для спонтанного излучения, которое ограничено полным итоговым отражением, только отчасти верны - они верны исключительно для мощных многомодовых волноводов, но не для нескольких или одной моды.

 

Иногда УСИ также называют суперлюминесценцией, и, соответственно, есть термин «источники суперлюминесценции». Такие источники с широким спектром (обычно с высокой пространственной когерентностью) полезны в ряде устройств.

Когерентные свойства усиленного спонтанного излучения

Временная когерентность УСИ может быть крайне низкой. Во временном интервале связанное электрическое поле представляет собой быстрые колебания в случайном порядке, то есть оно обладает низким временем и длиной когерентности. В диапазоне частот это соотносится с широкой полосой частот. Этот диапазон частот может приблизительно равняться произведению коэффициента усиления на ширину полосы пропускания. но в случаях с большим усилением он часто становится значительно ниже его.

 

Пространственная когерентность УСИ сильно зависит от конкретных обстоятельств. УСИ из небольшого кристалла лазера, закачанного с большой фазой колебаний, может иметь довольно незначительную пространственную когерентность, поскольку эффективный коэффициент усиления лазера в абсолютно другом направлении распространения может быть таким же. С другой стороны, УСИ, выходящее из из редкоземельного одномодового оптоволокна может иметь очень хорошую пространственную когерентность. Это означает, что такое УСИ может быть точно направлено на очень малый участок при условии использования подходящей фокусирующей оптики (с низкой хроматической аберрацией).
 

 
Кафедра Лазерной техники БГТУ 'Военмех'

Онлайн-конвертер

 
         
 
  разработка сайта NINSIS   190005, Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, д. 1
тел/факс: +7 (812) 316-49-09
www.laser-portal.ru