Jaunākajās tehnoloģijās, piemēram, optiskajās komunikācijās, optiskās šķiedras sensoros un spektroskopijā, īpaša veida gaismas avotam ir izšķiroša nozīme kā neapdziedātam varonim. Tas nav pazīstams ar savu vienu frekvenci un augsto koherenci kā lāzers, kā arī nav tik vienkāršs un izplatīts kā LED. Tā ir ASE
Platjoslas gaismas avots (pastiprinātas spontānas emisijas platjoslas gaismas avots) — spēcīgs rīks, kas ģenerē gaismu unikālā veidā.
I. ASE avota definīcija un pamatprincips
ASE gaismas avota kodols ir "pastiprinātā spontānā emisija". Lai to saprastu, vispirms ir jāsaprot divi jēdzieni:
1. Spontāna emisija: šādi gaismas diode izstaro gaismu. Kad elektroni pusvadītājā pāriet no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku, tie nejauši un neatkarīgi izstaro fotonu. Šiem fotoniem ir dažādas fāzes, virzieni un viļņu garumi, kā rezultātā rodas nesaskanīga gaisma ar plašu spektru.
2.Stimulētā emisija: Lāzers izstaro gaismu. Ienākošais fotons "stimulē" elektronu augstākā enerģijas līmenī, liekot tam pāriet un atbrīvot fotonu, kas ir identisks ienākošajam (tāda pati fāze, virziens un viļņa garums). Šis process pastiprina gaismu un rada ļoti koherentu gaismu.
Pastiprinātās spontānās emisijas avota process gudri atrodas starp šiem diviem. Tas notiek pastiprināšanas vidē (parasti erbija -leģētā šķiedra EDFA, iterbija -leģēta šķiedra utt.).
1. darbība:Spontāna emisija. Kad pastiprināšanas vidi ierosina sūkņa avots (parasti sūkņa lāzers), tajā esošie elektroni tiek paaugstināti līdz augstākam enerģijas līmenim. Bez jebkāda ārēja stimula šie elektroni spontāni pāriet atpakaļ uz zemākiem līmeņiem, radot dažādu virzienu un viļņu garumu spontānus starojuma fotonus.
2. darbība:Pastiprināšanas process. Galvenais ir tas, ka šī pastiprinājuma vide ir izstrādāta ar augstu pastiprinājumu. Šie nejauši ģenerētie spontānie fotoni neiziet tieši, kā tas notiktu kopējā LED. Tā vietā, ceļojot pa vidi, tie darbojas kā "sēklas", lai izraisītu stimulētu emisiju no citiem ierosinātiem elektroniem, tādējādi radot lielu skaitu sev identisku fotonu-gaisma tiek pastiprināta.
Gala rezultāts:Tā kā sākotnējie "sēklu" fotoni paši aptver plašu viļņu garumu diapazonu, pastiprinātā gaisma aptver arī plašu joslu. Tikmēr, tā kā pastiprināšanas process ietver stimulētu emisiju, tā izejas jauda ir daudz lielāka nekā parastā spontānā emisija (piemēram, no LED). Tomēr sākotnējo fotonu nejaušības dēļ tā koherence ir daudz zemāka nekā lāzeram. Galīgā izeja ir lielas-jaudas, plaša-spektra, zemas-koherences gaismas kūlis,-tas ir ASE platjoslas gaismas avots.
II. ASE avotu galvenās iezīmes
1. Plašs spektrs: šī ir tā visredzamākā iezīme. Tipiska erbija -leģēta ASE avota izejas spektra platums var būt 30-80 nm (centrā ap 1550 nm), kas ievērojami pārsniedz lāzera līnijas platumu. Tas ļauj tam aptvert visu C-joslu vai L-joslu, padarot to par ideālu daudzkanālu avotu.
2. Augsta izejas jauda: pastiprināšanas procesa dēļ ASE avota izejas jauda var sasniegt desmitiem milivatu vai pat vatu līmeni, kas ir par vairākām kārtām augstāka nekā LED.
3. Zema koherence. Tā kā gaisma ir daudzu dažādu viļņu garumu pastiprināts sajaukums, tās laika koherence ir ļoti zema. Šī īpašība ir milzīga priekšrocība daudzās lietojumprogrammās.
4. Laba polarizācijas neatkarība: parasti ASE avota izejas gaisma ir nepolarizēta vai ar ļoti zemu polarizāciju, kas vienkāršo tā izmantošanu optiskajās sistēmās.
III. ASE avotu galvenie lietojumi
To unikālās īpašības padara tos neaizstājamus šādās jomās:
1. Optisko šķiedru sakaru sistēmas testēšana: tas ir ideāls rīks optisko komponentu (piemēram, izolatoru, cirkulācijas sūkņu, viļņu garuma dalīšanas multiplekseru WDM, optisko slēdžu utt.) spektrālās reakcijas pārbaudei. Apgaismojot ierīci ar plaša-spektra gaismu un tieši analizējot izvades spektru, var ātri un precīzi novērtēt ierīces ievietošanas zudumu, joslas platumu un citus veiktspējas rādītājus visā joslā.
2. Šķiedru optikas sensoru sistēmas: sensoru sistēmas, kuru pamatā ir zemas-koherences interferometrija (piemēram, optisko šķiedru žiroskopi un OCT optiskās koherences tomogrāfija), lielā mērā ir atkarīgas no ASE avotiem. To zemā saskaņotība ļauj precīzi izmērīt ļoti īsas optiskā ceļa atšķirības, ko izmanto spiediena, temperatūras, deformācijas utt. noteikšanai, un tam ir izšķiroša nozīme medicīniskajā attēlveidošanā un rūpnieciskajā uzraudzībā.
3. Kā EDFA palīgavots: Erbium{1}}leģētajos šķiedras pastiprinātājos (EDFA) ASE troksnis ir jānovērš. Un otrādi, nelielu ASE avotu var izmantot kā "sēklu gaismu", lai izlīdzinātu EDFA pastiprinājuma spektru vai slāpētu citus trokšņus.
4. Spektroskopija: var izmantot kā platjoslas avotu tādiem instrumentiem kā Furjē transformācijas infrasarkanie (FTIR) spektrometri materiāla sastāva analīzei.
Secinājums
ASE platjoslas gaismas avots neaizstāj lāzerus vai LED, bet gan ļoti specializēts avots. Tas gudri apvieno "spontānās" emisijas plašā-spektra raksturu ar "stimulētās" emisijas pastiprinošo jaudu, atrodot perfektu līdzsvaru starp lielu jaudu, plašu spektru un zemu saskaņotību. Tieši šis līdzsvars padara to par neaizstājamu galveno ierīci mūsdienu optoelektroniskās testēšanas, sensoru un mērījumu jomās, nepārtraukti virzot visprogresīvāko tehnoloģiju attīstību.