Cambio de ganancia
conmutación de ganancia es una técnica en óptica mediante la cual se puede hacer que un láser produzca pulsos de luz de duración extremadamente corta, del orden de picosegundos (10-12 s).
En un láser semiconductor, los pulsos ópticos se generan inyectando muchos portadores (electrones) en la región activa del dispositivo, elevando la densidad de portadores dentro de esa región desde abajo hacia arriba del umbral láser. Cuando la densidad del portador excede ese valor, la emisión estimulada resultante da como resultado la generación de muchos fotones.
Sin embargo, los portadores se agotan como resultado de la emisión estimulada más rápido de lo que se inyectan. Por lo tanto, la densidad de la portadora eventualmente vuelve a caer por debajo del umbral láser, lo que resulta en la terminación de la salida óptica. Si la inyección de portador no ha cesado durante este período, entonces la densidad de portador en la región activa puede aumentar una vez más y el proceso se repetirá.
La figura de la derecha muestra un pulso típico generado mediante conmutación de ganancia con una corriente de inyección sinusoidal a 250 MHz que produce un pulso de aproximadamente 50 ps. La densidad de la portadora se agota durante el pulso y posteriormente aumenta debido a la inyección continua de corriente, lo que produce un pulso secundario más pequeño. Si la corriente de inyección se apaga rápidamente en el momento adecuado, por ejemplo usando un circuito de diodo de recuperación escalonada, se puede generar un único pulso de luz de 50 ps.
Para los láseres de estado sólido y de tinte, la conmutación de ganancia (o bombeo sincrónico) generalmente implica que el medio de ganancia del láser se bombee con otro láser pulsado. Dado que los impulsos de bombeo son de corta duración, la ganancia óptica sólo está presente en el láser durante un breve periodo de tiempo, lo que da como resultado una salida pulsada. La conmutación Q se utiliza más comúnmente para producir salidas pulsadas de estos tipos de láser, ya que se pueden lograr pulsos con una potencia máxima mucho mayor.
El término cambio de ganancia deriva del hecho de que la ganancia óptica es negativa cuando la densidad de la portadora o la intensidad de la bomba en la región activa del dispositivo está por debajo del umbral, y cambia a un valor positivo cuando la portadora La densidad o la intensidad de la bomba excede el umbral láser.