게인스위치
Gain-switching게인스위칭은 광학에서 레이저를 만들어 피코초(10초−12)의 극히 짧은 지속시간의 빛의 펄스를 만들 수 있는 기술이다.[1][2]
반도체 레이저에서 광학적 펄스는 장치의 활성 영역에 많은 캐리어(전자)를 주입하여 생성되며, 래싱 임계치 아래에서 위로 해당 영역 내의 캐리어 밀도를 가져온다. 반송파 밀도가 이 값을 초과하면 그에 따른 방출 자극으로 많은 광자가 생성된다.
그러나, 캐리어들은 주입되는 것보다 더 빨리 자극된 방출로 인해 고갈된다. 따라서 반송파 밀도는 결국 광학 출력의 종료를 초래하는 래싱 임계값 아래로 다시 떨어진다. 이 기간 동안 반송파 주입이 중단되지 않은 경우 활성 부위의 반송파 밀도가 한 번 더 증가할 수 있으며 프로세스가 반복된다.
오른쪽 그림은 약 50ps의 펄스를 생성하는 250MHz의 사인주사 전류로 게인스위칭에 의해 생성된 전형적인 펄스를 보여준다. 반송파 밀도는 펄스 중에 고갈되고 이후 지속적인 전류 주입으로 인해 상승하여 더 작은 2차 펄스를 생성한다. 예를 들어 스텝 복구 다이오드 회로를 사용하는 등 적절한 시간에 분사 전류가 급속하게 꺼진 경우 50ps의 단일 광 펄스가 발생할 수 있다.
솔리드 스테이트 및 염료 레이저의 경우 게인 스위칭(또는 동기식 펌프)은 보통 레이저 게인 미디어가 다른 펄스 레이저로 펌프되는 것을 포함한다. 펌프 펄스는 지속시간이 짧기 때문에 광학적 이득은 레이저에 짧은 시간 동안만 존재하므로 펄스 출력이 발생한다. Q 스위칭은 훨씬 더 높은 피크 출력을 얻을 수 있기 때문에 이러한 유형의 레이저에서 펄스 출력을 생성하는 데 더 일반적으로 사용된다.
게인스위칭이란 용어는 장치의 활성 영역에 있는 반송파 밀도나 펌프 강도가 임계값보다 낮을 때 광학적 이득이 음이고, 반송파 밀도나 펌프 강도가 래싱 임계값을 초과할 때 양의 값으로 전환된다는 데서 유래한다.
참고 항목
참조
- ^ Lau, K. Y. (1988-01-25). "Gain switching of semiconductor injection lasers". Applied Physics Letters. AIP Publishing. 52 (4): 257–259. doi:10.1063/1.99486. ISSN 0003-6951.
- ^ Vasilʹev, Peter (1995). Ultrafast diode lasers : fundamentals and applications. London: Artech House. ISBN 978-0-89006-736-9. OCLC 32050294.
