La emisión espontánea amplificada ( ASE ) o superluminiscencia es la luz , producida por emisión espontánea , que ha sido amplificada ópticamente por el proceso de emisión estimulada en un medio de ganancia . Es inherente al campo de los láseres aleatorios .
Orígenes
El ASE se produce cuando se bombea un medio de ganancia de láser para producir una inversión de población . La retroalimentación del ASE por la cavidad óptica del láser puede producir el funcionamiento del láser si se alcanza el umbral de láser . El exceso de ASE es un efecto no deseado en los láseres, ya que no es coherente y limita la ganancia máxima que se puede lograr en el medio de ganancia. ASE crea serios problemas en cualquier láser con alta ganancia y / o gran tamaño. En este caso, se debe proporcionar un mecanismo para absorber o extraer el ASE incoherente; de lo contrario, la excitación del medio de ganancia se verá mermada por el ASE incoherente en lugar de por la radiación láser coherente deseada . ASE es especialmente problemático en láseres con cavidades ópticas cortas y anchas, como láseres de disco (espejos activos). [1]
ASE también puede ser un efecto deseable, encontrando uso en fuentes de luz de banda ancha. Si la cavidad no tiene retroalimentación óptica, el láser se inhibirá, lo que dará como resultado un ancho de banda de emisión amplio debido al ancho de banda del medio de ganancia. Esto da como resultado una coherencia temporal baja , que ofrece un ruido de moteado reducido en comparación con un láser. Sin embargo, la coherencia espacial puede ser alta, lo que permite un enfoque preciso de la radiación. Estas características hacen que estas fuentes sean útiles para sistemas de fibra óptica y tomografía de coherencia óptica . Ejemplos de tales fuentes incluyen diodos superluminiscentes y amplificadores de fibra dopados .
ASE en láseres de colorantes orgánicos
El ASE en láseres de colorantes orgánicos pulsados puede tener características espectrales muy amplias (hasta 40-50 nm de ancho) y presenta, como tal, un serio desafío en el diseño y operación de láseres de colorantes sintonizables de ancho de línea estrecha. Para suprimir la ASE, en favor de la emisión de láser puro, los investigadores utilizan varios enfoques, incluidos los diseños optimizados de cavidades de láser. [2]
ASE en láseres de disco: controversia
Según algunas publicaciones, en el escalado de potencia de los láseres de disco , la ganancia de ida y vuelta debería reducirse, [3] lo que significa endurecimiento [ aclaración necesaria ] del requisito sobre la pérdida de fondo. Otros investigadores creen que los láseres de disco existentes funcionan lejos de ese límite, y la escala de potencia se puede lograr sin modificar los materiales láser existentes. [4]
ASE en polímeros dopados con colorante autorregenerativo
En 2008, un grupo de la Universidad Estatal de Washington observó fotodegradación reversible o simplemente autocuración en tintes orgánicos como Disperse orange 11 [5] cuando se dopaba con polímeros. Utilizaron la emisión espontánea amplificada como sonda para estudiar las propiedades de autocuración. [6]
ASE en sistemas láser de pulso corto de alta potencia
En sistemas láser CPA de alta potencia con una potencia máxima de varios teravatios o petavatios, por ejemplo, el sistema láser POLARIS , el ASE limita el contraste de intensidad temporal. Después de la compresión del pulso láser, que se estira temporalmente durante la amplificación, el ASE produce un pedestal cuasi-continuo que se ubica parcialmente en ocasiones antes del pulso láser comprimido. [7] Debido a las altas intensidades dentro del punto focal de hasta 10 ^ 22 W / cm 2, el ASE a menudo es suficiente para perturbar significativamente el experimento o incluso hacer imposible la interacción deseada entre el láser y el objetivo.
Ver también
- Maser
- Disco láser
Referencias
- ^ D. Kouznetsov; JF Bisson; K. Takaichi; K. Ueda (2005). "Láser de estado sólido monomodo con cavidad inestable corta y ancha" . JOSA B . 22 (8): 1605-1619. Código bibliográfico : 2005JOSAB..22.1605K . doi : 10.1364 / JOSAB.22.001605 .
- ^ FJ Duarte (1990). "Osciladores láser de colorante pulsado de ancho de línea estrecho". En FJ Duarte; LW Hillman (eds.). Principios del láser de tinte . Boston: Prensa académica . págs. 133–183 y 254–259. ISBN 978-0-12-222700-4.
- ^ D. Kouznetsov; JF Bisson; J. Dong; K. Ueda (2006). "Límite de pérdida de superficie del escalado de potencia de un láser de disco fino" . JOSA B . 23 (6): 1074–1082. Código bibliográfico : 2006JOSAB..23.1074K . doi : 10.1364 / JOSAB.23.001074 . Consultado el 26 de enero de 2007 .; [1] [ enlace muerto permanente ]
- ^ A. Giesen; H. Hügel; A. Voss; K. Wittig; U. Brauch; H. Opower (1994). "Concepto escalable para láseres de estado sólido de alta potencia bombeados por diodos". Física Aplicada B . 58 (5): 365–372. Código Bibliográfico : 1994ApPhB..58..365G . doi : 10.1007 / BF01081875 .
- ^ http://www.sigmaaldrich.com/catalog/ProductDetail.do?D7=0&N5=SEARCH_CONCAT_PNO%7CBRAND_KEY&N4=217093%7CSIAL&N25=0&QS=ON&F=SPEC Archivado el 19 de enero de 2012 en Wayback Machine
- ^ Natnael B. Embaye, Shiva K. Ramini y Mark G. Kuzyk, J. Chem. Phys. 129, 054504 (2008) https://arxiv.org/abs/0808.3346
- ^ Keppler, Sebastián; Sävert, Alexander; Körner, Jörg; Hornung, Marco; Liebetrau, Hartmut; Hein, Joachim; Kaluza, Malte Christoph (1 de marzo de 2016). "La generación de emisión espontánea amplificada en sistemas láser CPA de alta potencia" . Reseñas de láser y fotónica . 10 (2): 264–277. Código Bibliográfico : 2016LPRv ... 10..264K . doi : 10.1002 / lpor.201500186 . ISSN 1863-8899 . PMC 4845653 . PMID 27134684 .