انبعاث تلقائي مُضخّم

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الانبعاث التلقائي المضخم ( ASE ) أو التألق الفائق هو ضوء ناتج عن الانبعاث التلقائي ، تم تضخيمه بصريًا من خلال عملية الانبعاث المحفز في وسط تضخيم . وهو متأصل في مجال الليزر العشوائي .

الأصول

ينتج الانبعاث التلقائي المحفز (ASE) عند ضخ وسط التضخيم الليزري لإحداث انعكاس في توزيع الإلكترونات . وقد يؤدي ارتداد هذا الانبعاث من تجويف الليزر البصري إلى تشغيل الليزر عند بلوغ عتبة التشغيل . يُعدّ الانبعاث التلقائي المحفز الزائد تأثيرًا غير مرغوب فيه في الليزر، نظرًا لعدم تماسكِه، مما يحدّ من أقصى تضخيم يمكن تحقيقه في وسط التضخيم. يُسبب الانبعاث التلقائي المحفز مشاكل خطيرة في أي ليزر ذي تضخيم عالٍ و/أو حجم كبير. في هذه الحالة، يجب توفير آلية لامتصاص أو استخلاص الانبعاث التلقائي المحفز غير المتماسك، وإلا سيُستنفد تضخيم وسط التضخيم بواسطة هذا الانبعاث بدلًا من إشعاع الليزر المتماسك المطلوب . يُشكل الانبعاث التلقائي المحفز مشكلة خاصة في الليزر ذي التجاويف البصرية القصيرة والعريضة، مثل ليزر القرص (المرايا النشطة). [ 1 ]

يمكن أن يكون انبعاث الضوء التلقائي المحفز (ASE) تأثيرًا مرغوبًا، ويُستخدم في مصادر الضوء واسعة النطاق. في حال عدم وجود تغذية راجعة بصرية في التجويف، سيُثبط الليزر، مما ينتج عنه نطاق ترددي واسع للانبعاث نظرًا لعرض نطاق وسط التضخيم. ويؤدي ذلك إلى انخفاض التماسك الزمني ، مما يقلل من ضوضاء التبقع مقارنةً بالليزر. مع ذلك، يمكن أن يكون التماسك المكاني عاليًا، مما يسمح بتركيز دقيق للإشعاع. هذه الخصائص تجعل هذه المصادر مفيدة لأنظمة الألياف البصرية والتصوير المقطعي بالتماسك البصري . ومن أمثلة هذه المصادر الثنائيات فائقة الإضاءة ومضخمات الألياف المشوبة .

في ليزرات الصبغة العضوية

قد تتميز ظاهرة الانبعاث التلقائي المحفز (ASE) في ليزرات الصبغة العضوية النبضية بخصائص طيفية واسعة جدًا (تصل إلى 40-50  نانومترًا)، مما يشكل تحديًا كبيرًا في تصميم وتشغيل ليزرات الصبغة القابلة للضبط ذات عرض الخط الطيفي الضيق. وللحد من هذه الظاهرة لصالح انبعاث الليزر النقي، يستخدم الباحثون مناهج مختلفة، بما في ذلك تصميمات تجويف الليزر المُحسَّنة. [ 2 ]

في ليزرات الأقراص: جدل

بحسب بعض المنشورات، يتطلب رفع قدرة ليزرات القرص تقليل كسب الدورة الكاملة [ 3 ] ، مما يعني تشديد متطلبات فقدان الخلفية. بينما يعتقد باحثون آخرون أن ليزرات القرص الحالية تعمل بعيدًا عن هذا الحد، ويمكن تحقيق رفع القدرة دون تعديل مواد الليزر الحالية [ 4 ] .

في البوليمرات ذاتية الإصلاح المطعمة بالصبغة

في عام 2008، لاحظ فريق بحثي في ​​جامعة ولاية واشنطن ظاهرة التحلل الضوئي العكسي ، أو ما يُعرف ببساطة بالشفاء الذاتي، في الأصباغ العضوية مثل صبغة ديسبيرس أورانج 11 [ 5 ] عند إضافتها إلى البوليمرات. وقد استخدموا الانبعاث التلقائي المُضخّم كأداة لدراسة خصائص الشفاء الذاتي. [ 6 ]

في أنظمة الليزر ذات النبضات القصيرة عالية الطاقة

في أنظمة ليزر CPA عالية الطاقة ذات قدرة ذروة تبلغ عدة تيراواط أو بيتاواط، مثل نظام ليزر POLARIS ، يحدّ الانبعاث التلقائي المحفز (ASE) من تباين الشدة الزمني. فبعد ضغط نبضة الليزر، التي تتمدد زمنيًا أثناء التضخيم، يتسبب الانبعاث التلقائي المحفز في ظهور قاعدة شبه متصلة تقع جزئيًا قبل نبضة الليزر المضغوطة. [ 7 ] ونظرًا للشدة العالية داخل البؤرة، والتي تصل إلى 10^22 واط/سم²، غالبًا ما يكون الانبعاث التلقائي المحفز كافيًا لإحداث تشويش كبير على التجربة، أو حتى جعل التفاعل المطلوب بين الليزر والهدف مستحيلاً.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ د. كوزنيتسوف؛ ج. ف. بيسون؛ ك. تاكايتشي؛ ك. أويدا (2005). "ليزر الحالة الصلبة أحادي النمط ذو تجويف قصير وعريض وغير مستقر" . مجلة الجمعية البصرية الأمريكية ب . 22 (8): 1605-1619 . رمز Bibcode : 2005JOSAB..22.1605K . doi : 10.1364/JOSAB.22.001605 .
  2. ↑ إف جيه دوارتي (1990). "مذبذبات ليزر الصبغة النبضية ذات عرض الخط الضيق". في إف جيه دوارتي؛ إل دبليو هيلمان (محرران). مبادئ ليزر الصبغة . بوسطن: أكاديميك برس . الصفحات 133-183 و254-259. ISBN  978-0-12-222700-4.
  3. ↑ د. كوزنيتسوف؛ ج. ف. بيسون؛ ج. دونغ؛ ك. أويدا (2006). "حد فقد السطح لتوسيع نطاق قدرة ليزر القرص الرقيق" . مجلة الجمعية البصرية الأمريكية ب . 23 (6): 1074-1082 . رمز Bibcode : 2006JOSAB..23.1074K . doi : 10.1364/JOSAB.23.001074 . تاريخ الاسترجاع : 26 يناير 2007 .؛
  4. ↑ أ. جيسن؛ هـ. هوغل؛ أ. فوس؛ ك. ويتيج؛ يو. براوخ؛ هـ. أوباور (1994). "مفهوم قابل للتطوير لأشعة الليزر الصلبة عالية القدرة المضخّمة بالديود". الفيزياء التطبيقية ب . 58 (5): 365-372 . Bibcode : 1994ApPhB..58..365G . doi : 10.1007/BF01081875 . S2CID 121158745 . 
  5. ↑ http://www.sigmaaldrich.com/catalog/ProductDetail.do?D7=0&N5=SEARCH_CONCAT_PNO|BRAND_KEY&N4=217093|SIAL&N25=0&QS=ON&F=SPEC مؤرشف بتاريخ 19 يناير 2012 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine)
  6. ↑ ناتنائيل ب. إمباي، وشيفا ك. راميني، ومارك ج. كوزيك، مجلة الكيمياء الفيزيائية 129، 054504 (2008) https://arxiv.org/abs/0808.3346
  7. ^ كيبلر، سيباستيان. سيفرت، الكسندر. كورنر، يورغ. هورنونج، ماركو. ليبيترو، هارتموت؛ هاين، يواكيم. كالوزا ، مالتي كريستوف (2016/03/01). "توليد الانبعاث التلقائي المضخم في أنظمة الليزر CPA عالية الطاقة" . مراجعات الليزر والضوئيات . 10 (2): 264–277 . بيب كود : 2016LPRv...10..264K . دوى : 10.1002/lpor.201500186 . ردمك 1863-8899 . بمك 4845653 . بميد 27134684 .