Verstärkte spontane Emission

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Schema eines Superstrahlers
A: Spontane Emissionen in verschiedene Richtungen
B: Spontane Emission in Richtung der Resonatorachse
C: spontane Emission wird durch stimulierte Emission verstärkt
D: emittiertes Licht

verstärkte spontane Emission, auch Superlumineszenz oder Superstrahlung bzw. englisch Amplified spontaneous emission, kurz ASE ist durch spontane Emission erzeugtes Licht, welches durch stimulierte Emission in stabförmigen Medien mit Besetzungsinversion in Richtung der Stabachse optisch verstärkt wurde. Dabei wird die Besetzungsinversion in der Regel durch optisches Pumpen erzeugt.[1] Der Effekt tritt in Lasermedien und optischen Verstärkern auf. Die ASE kann sich in beiden Richtungen der Resonatorachse ausbreiten.[2]

Je nach Anwendung, kann der verstärkte spontane Emission gewünscht oder unerwünscht sein.

Bei Superstrahlern, den Vorstufe der Laser, ist der Effekt erwünscht und führt zu einfachen Aufbauten ohne Laserresonator.[1] Generell ist der Effekt für selbstanschwingende Laser notwendig. Die Rückkopplung der Superlumineszenz im Laserresonator führt zur Laseraktivität, wenn die Laserschwelle überschritten wird.[3]

Die verstärkte spontane Emission verursacht Rauschen in optischen Verstärkern und begrenzt so die Übertragungsgeschwindigkeit in Lichtwellenleitern.[2] In Extremfällen kann sie zur Selbstzerstörung eines optischen Verstärkers führen, zumindest begrenzt sie die maximale Stufenverstärkung.

Bei Scheibenlaser begrenzt der Effekt die Leistung.[4] Bei gütegeschalteten Lasern führt der Effekt zu Leistungsverlust, da so auch bei gesperrtem Güteschalter durch spontane Photonen stimulierte Emission auftritt und die Inversion bereits teilweise abgebaut wird, bevor der Güteschalter öffnet.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Jürgen Eichler, Hans Joachim Eichler: Laser: Grundlagen · Systeme · Anwendungen, Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-22080-1 S. 36 [1]
  2. a b Andres Keller: Breitbandkabel und Zugangsnetze: Technische Grundlagen und Standards, Springer-Verlag, 2011, ISBN 978-3-642-17631-9, S. 172 [2]
  3. Henning Fouckhardt: Photonik: Eine Einführung in die integrierte Optoelektronik und technische Optik, Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-322-94734-5, S. 200 [3]
  4. Marc Eichhorn: Laserphysik: Grundlagen und Anwendungen für Physiker, Maschinenbauer und Ingenieure, Springer-Verlag, 2012, ISBN 978-3-642-32648-6, S. 175 [4]