Loading article…
増幅自発放出（ASE）または超発光とは、自発放出によって生成された光が、利得媒質における誘導放出の過程によって光学的に増幅された現象である。これはランダムレーザーの分野に特有の現象である。
ASEは、レーザー利得媒体を励起して反転分布を生成するときに発生します。レーザーの光共振器によるASEのフィードバックにより、発振閾値に達するとレーザー動作が発生する可能性があります。過剰なASEは非干渉性であるため、レーザーでは望ましくない効果であり、利得媒体で達成できる最大利得を制限します。ASEは、高利得かつ/または大型のレーザーでは深刻な問題を引き起こします。この場合、非干渉性ASEを吸収または抽出するメカニズムを提供する必要があります。そうしないと、利得媒体の励起は、目的の干渉性レーザー放射ではなく、非干渉性ASEによって減少します。ASEは、ディスクレーザー（アクティブミラー）などの短くて広い光共振器を持つレーザーで特に問題となります。 [ 1 ]
ASEは、広帯域光源に利用されるなど、望ましい効果となる場合もある。共振器に光フィードバックがない場合、レーザー発振は抑制され、利得媒体の帯域幅によって広い発光帯域幅が得られる。これにより時間コヒーレンスが低くなり、レーザーと比較してスペックルノイズが低減される。一方、空間コヒーレンスは高くなるため、放射を精密に集束させることができる。これらの特性により、このような光源は光ファイバーシステムや光コヒーレンストモグラフィーに有用となる。このような光源の例としては、超発光ダイオードやドープファイバー増幅器などが挙げられる。
パルス有機色素レーザーにおけるASEは非常に広いスペクトル特性（最大40～50 nm）を持つ可能性があり、そのため、波長可変狭線幅色素レーザーの設計と動作において深刻な課題となっている。純粋なレーザー発光を優先してASEを抑制するために、研究者は最適化されたレーザー共振器設計など、さまざまなアプローチを使用している。[ 2 ]
一部の出版物によると、 ディスクレーザーの出力スケーリングでは、往復ゲインを低減する必要がある[ 3 ]。これは、バックグラウンド損失に対する要求が厳しくなることを意味する。他の研究者は、既存のディスクレーザーはこの限界をはるかに超えて動作しており、既存のレーザー材料を変更せずに出力スケーリングを実現できると考えている[ 4 ] 。
2008年、ワシントン州立大学の研究グループは、ポリマーにドープされた分散オレンジ11 [ 5 ]のような有機染料において、可逆的な光分解、つまり自己修復を観察した。彼らは増幅自発放出をプローブとして使用し、自己修復特性を研究した[ 6 ] 。
ピーク出力が数テラワットまたはペタワットの高出力CPAレーザーシステム（例えばPOLARISレーザーシステム）では、ASEが時間的な強度コントラストを制限します。増幅中に時間的に引き伸ばされたレーザーパルスの圧縮後、ASEは、圧縮されたレーザーパルスより前の時間にも部分的に存在する準連続的な台座を引き起こします。[ 7 ]焦点スポット内の強度が最大10^22 W/cm 2と高いため、ASEは実験を著しく妨害したり、目的のレーザーとターゲットの相互作用を不可能にしたりするのに十分な場合がよくあります。