Tipptasemel tehnoloogiates, nagu optiline side, fiiberoptiline andur ja spektroskoopia, mängib eritüüpi valgusallikas ülitähtsat rolli laulmata kangelasena. See ei ole tuntud oma ühe sageduse ja suure koherentsuse poolest nagu laser, samuti pole see nii lihtne ja tavaline kui LED. See on ASE
Lairibavalgusallikas (amplified Spontaneous Emission Broadband Light Source), võimas tööriist, mis genereerib valgust ainulaadsel viisil.
I. ASE allika määratlus ja põhiprintsiip
ASE valgusallika tuum seisneb "võimendatud spontaanses emissioonis". Selle mõistmiseks peame kõigepealt mõistma kahte mõistet:
1. Spontaanne kiirgus: nii kiirgab LED valgust. Kui elektronid pooljuhis lähevad üle kõrgemalt energiatasemelt madalamale, kiirgavad nad juhuslikult ja sõltumatult footoni. Nendel footonitel on erinevad faasid, suunad ja lainepikkused, mille tulemuseks on laia spektriga mittekoherentne-valgus.
2. Stimuleeritud kiirgus: nii kiirgab laser valgust. Sissetulev footon "stimuleerib" elektroni kõrgemal energiatasemel, sundides seda siirduma ja vabastama footoni, mis on sissetulevaga identne (sama faas, suund ja lainepikkus). See protsess võimendab valgust ja tekitab väga koherentset valgust.
Amplified spontaanse emissiooni allika protsess paikneb nutikalt nende kahe vahel. See toimub võimenduskeskkonnas (tavaliselt erbium-legeeritud kiud EDFA, ütterbium-legeeritud kiud jne).
1. samm:Spontaanne emissioon. Kui võimenduskeskkonda ergastatakse pumbaallikaga (tavaliselt pumplaseriga), tõstetakse selles sisalduvad elektronid kõrgemale energiatasemele. Ilma igasuguse välise stiimulita lähevad need elektronid spontaanselt tagasi madalamatele tasemetele, tekitades erineva suuna ja lainepikkusega spontaanseid kiirgusfootoneid.
2. samm:Võimendusprotsess. Peamine on see, et see võimendusmeedium on loodud suure võimendusega. Need juhuslikult genereeritud spontaansed footonid ei välju otse nagu tavalises LED-is. Selle asemel toimivad nad keskkonnas liikudes "seemnetena", mis käivitavad teiste ergastatud elektronide stimuleeritud emissiooni, tekitades sellega suure hulga endaga identseid footoneid-valgus võimendub.
Lõpptulemus:Kuna esialgsed "seemne" footonid ise katavad laia lainepikkuste vahemikku, katab võimendatud valgus ka laia riba. Kuna võimendusprotsess hõlmab stimuleeritud emissiooni, on selle väljundvõimsus palju suurem kui tavalisel spontaansel emissioonil (nt LED-ilt). Kuid esialgsete footonite juhuslikkuse tõttu on selle koherentsus palju väiksem kui laseril. Lõplik väljund on suure-võimsusega, laia spektriga-madala-koherentsusega valgusvihk,-see on ASE lairiba valgusallikas.
II. ASE-i allikate silmapaistvad omadused
1. Lai spekter: see on selle kõige silmapaistvam omadus. Tüüpilise erbium-legeeritud ASE allika väljundspektri laius võib olla 30-80 nm (keskel umbes 1550 nm), mis ületab tunduvalt laseri joonelaiuse. See võimaldab sellel katta kogu C-- või L-riba, muutes selle ideaalseks mitme kanaliga allikaks.
2. Suur väljundvõimsus: võimendusprotsessi tõttu võib ASE-allika väljundvõimsus ulatuda kümnete millivattide või isegi vattideni, mis on mitu suurusjärku suurem kui LED-i oma.
3. Madal koherentsus: kuna valgus on mitme erineva lainepikkuse võimendatud segu, on selle ajaline koherentsus väga madal. See omadus on paljudes rakendustes tohutu eelis.
4. Hea sõltumatus polarisatsioonist: Tavaliselt on ASE-allika väljundvalgus polariseerimata või väga madala polarisatsiooniga, mis lihtsustab selle kasutamist optilistes süsteemides.
III. ASE-i allikate põhirakendused
Nende ainulaadsed omadused muudavad need asendamatuks järgmistes valdkondades:
1. Optiliste kiudude sidesüsteemi testimine: see on ideaalne tööriist optiliste komponentide (nt isolaatorid, tsirkulatsioonipumbad, lainepikkusjaotusmultiplekserid WDM, optilised lülitid jne) spektraalreaktsiooni testimiseks. Valgustades seadet laia -spektriga valgusega ja analüüsides vahetult väljundspektrit, saab kiiresti ja täpselt hinnata seadme sisestuskadu, ribalaiust ja muid jõudlusnäitajaid kogu riba ulatuses.
2. Kiudoptilised sensorsüsteemid: madala koherentsusega interferomeetrial põhinevad andursüsteemid (nagu fiiberoptilised güroskoobid ja OCT optiline koherentstomograafia) sõltuvad suuresti ASE-allikatest. Nende madal koherentsus võimaldab täpselt mõõta väga lühikesi optilise tee erinevusi, mida kasutatakse rõhu, temperatuuri, deformatsiooni jms tuvastamiseks ning mis on meditsiinilise pildistamise ja tööstusliku jälgimise jaoks ülioluline.
3. EDFA-de abiallikana: Erbium-leegeeritud kiudvõimendites (EDFA) tuleb ASE-müra summutada. Vastupidiselt saab aga väikest ASE-allikat kasutada "seemnevalgusena", et tasandada EDFA võimendusspektrit või summutada muid müra.
4. Spektroskoopia: saab kasutada lairibaallikana selliste instrumentide jaoks nagu Fourier Transform Infrared (FTIR) spektromeetrid materjali koostise analüüsimiseks.
Järeldus
ASE lairiba valgusallikas ei asenda lasereid ega LED-e, vaid on väga spetsialiseerunud valgusallikas. See ühendab nutikalt "spontaanse" emissiooni laia spektri-spektri "stimuleeritud" emissiooni võimendava jõuga, leides täiusliku tasakaalu suure võimsuse, laia spektri ja madala koherentsuse vahel. Just see tasakaal muudab selle asendamatuks võtmeseadmeks tänapäevastes optoelektroonilistes testimis-, tuvastus- ja mõõtmisvaldkondades, juhtides pidevalt tipptasemel tehnoloogiate arengut.