自然放射増幅光
自然放射増幅光(しぜんほうしゃぞうふくこう、英: amplified spontaneous emission, ASE)またはスーパールミネッセンス (superluminescence) とは、自然放出により発した光が、利得媒質中で誘導放出によって光増幅されたものである。ランダムレーザーに利用される。
起源
ASE はレーザー利得媒質がポンピングにより反転分布にあるときに生じる。レーザー光共振器による ASE のフィードバックがレーザー発振閾値に達すればレーザーが動作する。ASE はコヒーレントでないため、過剰な ASE はレーザーに望ましくない影響を及ぼし、利得媒質で達成可能な最大利得を制限する。ASE は利得の大きい、もしくはサイズの大きいレーザーに対して深刻な問題を生じさせうる。この場合、インコヒーレントな ASE を取り出すもしくは吸収する機構を設ける必要があり、さもなくば利得媒質の励起がコヒーレント放射を生むことなくインコヒーレントな ASE により消費されてしまうことになる。ASE は特にディスクレーザーなどの光共振器が短く幅広な場合に問題となる[1]。
ASE は望ましい影響を与えることもあり、広帯域光源として用いられる。共振器によるフィードバックが無い場合、レーザー発振は起こらず、利得媒質の帯域幅に起因して帯域の広い光が生じる。これにより時間コヒーレンスが低くなり、レーザーに比べてスペックル雑音が低減される。これに対して空間コヒーレンスは高くすることができ、放射の焦点を狭く絞ることができる。この特性によりこれらの光源は光ファイバーシステムや光干渉断層像などに有用となる。このような光源の例としては、スーパールミネッセントダイオードやドープトファイバー増幅器などが挙げられる。
有機色素レーザー
パルス色素レーザー中の ASE はスペクトル特性が非常に広く(幅 40-50 nm に及ぶ)、したがって色素レーザーを調整可能な狭線幅レーザーとして設計・運用するには深刻な課題となる。純粋レーザーが望ましく、ASE を抑制したい場合のため、レーザー共振器の設計の最適化など様々な研究が行なわれている[2]。
ディスクレーザー
いくつかの発表によれば、ディスクレーザーのパワースケーリングに際し、往復利得を下げる必要があり[3]、したがって背景ロスに関する要求が厳しくなるという。現存するディスクレーザーはそのような制限から大きく外れた条件で動作しているとし、既存のレーザー材料を変更することなくパワースケーリングが可能だとする研究者もおり[4]、論争となっている。
出典
- D. Kouznetsov; J.F. Bisson; K. Takaichi; K. Ueda (2005). “Single-mode solid-state laser with short wide unstable cavity”. JOSAB 22 (8): 1605–1619. Bibcode: 2005JOSAB..22.1605K. doi:10.1364/JOSAB.22.001605.
- F. J. Duarte (1990). “Narrow-linewidth pulsed dye laser oscillators”. In F. J. Duarte ; L. W. Hillman. Dye Laser Principles. Boston: Academic Press. pp. 133–183 and 254–259. ISBN 0-12-222700-X
- D. Kouznetsov (2006). “Surface loss limit of the power scaling of a thin-disk laser”. JOSAB 23 (6): 1074–1082. Bibcode: 2006JOSAB..23.1074K. doi:10.1364/JOSAB.23.001074 2007年1月26日閲覧。.
- A. Giesen (1994). “Scalable concept for diode-pumped high-power solid-state lasers”. Applied Physics B 58 (5): 365–372. Bibcode: 1994ApPhB..58..365G. doi:10.1007/BF01081875.
- Sigma Aldrich: Disperse Orange 11
- Embaye, Natnael B.; Ramini, Shiva K.; Kuzyk, Mark G. (2008). “Mechanisms of reversible photodegradation in disperse orange 11 dye doped in PMMA polymer”. The Journal of Chemical Physics 129 (5): 054504. arXiv:0808.3346. doi:10.1063/1.2963502.
- Keppler, Sebastian (2016-03-01). “The generation of amplified spontaneous emission in high-power CPA laser systems” (英語). Laser & Photonics Reviews 10 (2): 264–277. doi:10.1002/lpor.201500186. ISSN 1863-8899. PMC 4845653. PMID 27134684.
関連項目
- メーザー
- ディスクレーザー