Přepínání zisku - Gain-switching

Přepínání zisku je technika v optika kterým a laser lze vyrobit k produkci pulzů světlo extrémně krátké doby, řádu pikosekund (10⁻¹² s ).^[1][2]

V polovodičový laser, optické impulsy jsou generovány vstřikováním mnoha nosičů (elektrony ) do aktivní oblasti zařízení, čímž se nosná hustota uvnitř této oblasti zespodu nad prahová hodnota. Když hustota nosiče překročí tuto hodnotu, následuje stimulovaná emise vede ke generování mnoha fotonů.

V důsledku toho jsou však dopravci vyčerpáni stimulovaná emise rychleji, než jsou injekčně podány. Hustota nosiče tedy nakonec klesá zpět dolů prahová hodnota což má za následek ukončení optického výstupu. Pokud během této doby injekce nosiče nepřestala, může se hustota nosiče v aktivní oblasti ještě jednou zvýšit a proces se bude opakovat.

Obrázek vpravo ukazuje typický impuls generovaný přepínáním zisku se sinusovým vstřikovacím proudem při 250 MHz, který vytváří pulz přibližně 50 ps. Hustota nosiče se během pulzu vyčerpá a následně stoupá v důsledku pokračujícího proudu, čímž se vytváří menší sekundární puls. Pokud se vstřikovací proud rychle vypne ve správný čas, například pomocí a dioda s krokovým zotavením obvodu lze vygenerovat jeden světelný puls 50 ps.

Pro polovodičové a lasery na barvení, přepínání zisku (nebo synchronní čerpání) obvykle zahrnuje médium se ziskem laseru čerpáno s dalším pulzním laserem. Protože pulsy čerpadla mají krátkou dobu trvání, optický zisk je v laseru přítomen pouze krátkou dobu, což má za následek pulzní výstup. Q-přepínání se běžněji používá k výrobě pulzního výstupu z těchto typů laserů, protože lze dosáhnout pulzů s mnohem vyšším špičkovým výkonem.

Termín přepínání zisku je odvozen ze skutečnosti, že optický zisk je záporný, když je hustota nosiče nebo intenzita čerpadla v aktivní oblasti zařízení pod prahovou hodnotou, a přepne na kladnou hodnotu, když hustota nosiče nebo intenzita čerpadla překročí prahovou hodnotu pro lasování.

Viz také

• Q-přepínání
• Modelování

Reference