光による暗化

光暗化は、光ファイバー内の非晶質媒体（ガラス）とレーザー光との相互作用で観察される光学的効果です。2000年代までは、このようなカラーセンターの生成はガラスファイバーでのみ報告されていました。^{[ 1 ] [ 2 ]}光暗化は、ファイバーレーザーや増幅器における励起密度を制限します。実験結果によると、飽和領域で動作させることで光暗化を低減できることが示唆されています。^{[ 3 ]}

光による暗化という用語は、光照射によって物体が不透明（暗くなる）になるあらゆる過程を指すと考えられる。厳密に言えば、感光乳剤の暗化も光による暗化とみなせる。しかし、近年の論文では、この用語は光ファイバーにおける吸収性カラーセンターの可逆的な生成を意味するものとして用いられている。この効果はファイバーに特有のものではないと考えられるため、定義は幅広い現象を網羅するべきであり、おそらく感光乳剤の不可逆的な暗化は除外されるべきだろう。

レーザー物理学および技術百科事典^{[ 4 ]}によると、光暗化とは、媒体に特定の波長の光を照射すると、媒体中の光学的損失が増加する現象である。光暗化は、光照射時に光学媒体中に吸収中心が可逆的に生成される現象とも定義できる。

光劣化が発生する時間スケールの逆数は、光劣化速度として解釈できる。^{[ 2 ]}

通常、光による暗化は、電磁場と活性媒体との共鳴相互作用による発色中心の生成に起因すると考えられている。 ^{[ 5 ]}

光ファイバーの光暗化に似たこの現象は、最近、Yb ドープセラミックスや結晶の塊で​​観察されました。励起の濃度が高いと、吸収が急上昇し、広帯域発光の雪崩を引き起こします。^{[ 6 ]}吸収の増加は、隣接する複数の励起イオンによって生成された伝導帯の電子によるカラーセンターの形成によって引き起こされる可能性があります。(1 つまたは 2 つの励起のエネルギーでは、電子を伝導帯にポップさせるには不十分です)。これが、暗化の速度が励起ビームの強度に強く依存する理由です (上記で説明した光ファイバーの場合と同様)。実験では、^{[ 6 ]}熱効果が重要です。したがって、雪崩の初期段階のみが光暗化として解釈できますが、そのような解釈はまだ確認されていません。2010 年の研究では、ツリウム汚染の役割が指摘されました。^{[ 7 ]}レーザーポンプと信号の吸収、およびイッテルビウムからのエネルギー移動を介して、ツリウムは紫外線を放出することができ、シリカガラスに発色中心を生成することが知られています。光による暗化の実際のメカニズムはまだ不明ですが、さまざまな種類の繊維の光による暗化特性をテストするための信頼できる装置が2012年に報告されました。^{[ 8 ]}