Az olyan élvonalbeli technológiákban, mint az optikai kommunikáció, a száloptikai érzékelés és a spektroszkópia, a fényforrások különleges típusa kulcsfontosságú szerepet játszik, mint egy énekelt hős. Nem egyetlen frekvenciájáról és nagy koherenciájáról ismert, mint a lézer, és nem is olyan egyszerű és általános, mint a LED. Ez az ASE
Szélessávú fényforrás (erősített spontán emissziós szélessávú fényforrás), egy hatékony eszköz, amely egyedülálló módon állítja elő a fényt.
I. Az ASE-forrás meghatározása és alapelve
Az ASE fényforrás magja az "erősített spontán emisszióban" rejlik. Ennek megértéséhez először két fogalmat kell megragadnunk:
1. Spontán kibocsátás: Így bocsát ki egy LED fényt. Amikor egy félvezetőben lévő elektronok magasabb energiaszintről alacsonyabbra váltanak, véletlenszerűen és függetlenül bocsátanak ki fotont. Ezeknek a fotonoknak különböző fázisai, irányai és hullámhosszai vannak, ami nem-koherens, széles spektrumú fényt eredményez.
2.Stimulált emisszió: A lézer így bocsát ki fényt. A bejövő foton egy magasabb energiaszinten "stimulál" egy elektront, átmenetre kényszerítve, és a bejövő fotonnal azonos (azonos fázisú, irányú és hullámhosszú) fotont bocsát ki. Ez a folyamat felerősíti a fényt és nagyon koherens fényt hoz létre.
Az amplifikált spontán emissziós forrás folyamata ügyesen e kettő közé helyezkedik el. Erősítő közegben fordul elő (jellemzően Erbium-Adalékolt rost EDFA, Ytterbium-Adalékolt rost stb.).
1. lépés:Spontán emisszió. Amikor az erősítő közeget egy pumpás forrás (általában egy pumpás lézer) gerjeszti, a benne lévő elektronok magasabb energiaszintre emelkednek. Ezek az elektronok mindenféle külső inger nélkül spontán visszamennek alacsonyabb szintekre, és különböző irányú és hullámhosszúságú spontán sugárzási fotonokat generálnak.
2. lépés:Erősítési folyamat. A kulcs az, hogy ezt az erősítési közeget nagy erősítésre tervezték. Ezek a véletlenszerűen generált spontán fotonok nem közvetlenül lépnek ki, mint egy közös LED-ben. Ehelyett, miközben a közegen haladnak, "magként" működnek, hogy stimulált emissziót váltsanak ki más gerjesztett elektronokból, és ezáltal nagyszámú, önmagukkal azonos fotont állítanak elő-a fény felerősödik.
Végső eredmény:Mivel maguk a kezdeti "mag" fotonok a hullámhosszok széles tartományát fedik le, az erősített fény egy széles sávot is lefed. Mindeközben, mivel az erősítési folyamat stimulált emissziót foglal magában, a kimeneti teljesítménye sokkal nagyobb, mint a szokásos spontán emisszióé (pl. LED). A kezdeti fotonok véletlenszerűsége miatt azonban a koherenciája sokkal kisebb, mint a lézereké. A végső kimenet egy nagy-teljesítményű, széles-spektrumú, alacsony-koherenciájú fénysugár,-ez az ASE szélessávú fényforrás.
II. Az ASE-források kiemelkedő jellemzői
1. Széles spektrum: Ez a legszembetűnőbb jellemzője. Egy tipikus erbium-adalékolt ASE-forrás kimeneti spektrumszélessége 30-80 nm (középen 1550 nm körül), ami messze meghaladja a lézer vonalszélességét. Ez lehetővé teszi, hogy lefedje a teljes C-sávot vagy L-sávot, így ideális többcsatornás forrás.
2.Nagy kimeneti teljesítmény: Az erősítési folyamatnak köszönhetően egy ASE forrás kimeneti teljesítménye elérheti a több tíz milliwattot vagy akár a watt szintet is, ami több nagyságrenddel magasabb, mint egy LEDé.
3. Alacsony koherencia: Mivel a fény számos különböző hullámhossz felerősített keveréke, időbeli koherenciája nagyon alacsony. Ez a tulajdonság számos alkalmazásban óriási előnyt jelent.
4. Jó polarizációfüggetlenség: Az ASE-forrás kimeneti fénye általában nem polarizált vagy nagyon alacsony polarizációjú, ami leegyszerűsíti az optikai rendszerekben való használatát.
III. Az ASE-források alapvető alkalmazásai
Egyedülálló tulajdonságaik nélkülözhetetlenek a következő területeken:
1. Optikai szálas kommunikációs rendszer tesztelése: Tökéletes eszköz az optikai komponensek spektrális válaszának tesztelésére (például izolátorok, keringtetők, WDM hullámhosszosztásos multiplexerek, optikai kapcsolók stb.). Egy eszköz széles spektrumú-fénnyel való megvilágításával és a kimeneti spektrum közvetlen elemzésével gyorsan és pontosan kiértékelhető az eszköz beillesztési vesztesége, sávszélessége és egyéb teljesítménymutatói a teljes sávon.
2. Száloptikai érzékelőrendszerek: Az alacsony-koherenciájú interferometrián alapuló érzékelőrendszerek (mint például a száloptikai giroszkópok és az OCT optikai koherencia tomográfia) nagymértékben támaszkodnak ASE-forrásokra. Alacsony koherenciájuk lehetővé teszi a nagyon rövid optikai útkülönbségek precíz mérését, nyomás, hőmérséklet, deformáció stb. kimutatására, és kulcsfontosságú az orvosi képalkotásban és az ipari monitorozásban.
3. Az EDFA-k segédforrásaként: Az Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA) esetében az ASE zajt el kell nyomni. Ezzel szemben azonban egy kis ASE-forrás használható "magfényként" az EDFA erősítési spektrumának simítására vagy más zajok elnyomására.
4. Spektroszkópia: Szélessávú forrásként használható olyan eszközökhöz, mint a Fourier transzformációs infravörös (FTIR) spektrométerek az anyagösszetétel elemzéséhez.
Következtetés
Az ASE szélessávú fényforrás nem helyettesíti a lézereket vagy a LED-eket, hanem egy rendkívül speciális fényforrás. Ügyesen ötvözi a „spontán” emisszió széles spektrumú-természetét a „stimulált” emisszió erősítő erejével, tökéletes egyensúlyt találva a nagy teljesítmény, a széles spektrum és az alacsony koherencia között. Pontosan ez az egyensúly teszi nélkülözhetetlen kulcsfontosságú eszközzé a modern optoelektronikai tesztelési, érzékelési és mérési területeken, folyamatosan ösztönözve a legmodernebb technológiák fejlődését.