Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

silicium.dk

Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

6.3 Pulsing 55

hvilket giver en gennemsnitlig pulseffekt på

Pp,avg = Ep

tp

= PCW

νlasertp

(6.7)

I [23], s. 232, omtales f.eks. en Q-switched Nd:YAG-laser til kommunikationsbrug

med en pulslængde på nanosekunder og peakeffekt over en kilowatt. Det vil

sige en pulsenergi i størrelsesordnen 1−10 µJ. Har denne laser f.eks. haft en

repetitionsfrekvens på 30 kHz, har laseren haft en gennemsnitlig pulseffekt i

omegnen af 500 W.

Det er klart, at man ikke blot ved at sænke repetitionsraten (forlænge dødtiden)

kan øge pulsenergien vilkårligt. Mængden af opladet energi når efterhånden

et mætningspunkt, efter hvilket yderligere opladning ikke fører til øget energi i

pulsen.

6.3.1 Q-switching

Q-switching går ud på at ændre resonatorens egenskaber, således at tabet i resonatoren

bliver større end forstærkningen. Dette gøres oftest ved at indsætte

en modulerbar absorber i resonatoren, f.eks. en optoelektrisk komponent. På

denne måde vil pumpen vedblive med at pumpe energi ind i atomerne, og derved

forstærke populationsinverionen, uden at tillade elektronerne at falde ned

i det lavere energiniveau. På det ønskede tidspunkt fjernes tabet ved at ændre

absorberens egenskaber, og den opsparede energi i populationsinversionen

frigives.

6.3.2 Cavity dumping

Cavity dumping går ud på at modulere reflektansen R og dermed også transmittansen

T for det ene endevindue. Således sættes R = 1 og dermed T = 0,

hvorved et stadigt kraftigere fotonfelt opbygges i laserkaviteten, da fotonerne

ikke er i stand til at undslippe. Når det ønskes, gives endevinduet pludseligt

en høj transmittans, og laserkaviteten tømmes hurtigt for fotoner. Vha. cavity

dumping opsparer man altså energi i fotonfeltet, i modsætning til Q-switching,

hvor den opsparede energi opbevares i populationsinversionen.

6.3.3 Mode locking

Mode locking går ud på at “låse” faserne af laserresonatorens longitudinale modes

sammen, så de interfererer konstruktivt. Dette kan f.eks. gøres ved at indsætte

en optisk switch i resonatoren, som kun tillader passage med ganske bestemte

intervaller. Vha. mode locking er det principielt muligt at konstruere pulsede

lasere med uhyre kortvarige pulser (30−500 fs) og meget høje repetitionsfrekvenser

(∼ 1 GHz) ([35], s. 534).

Indtil videre har man i forbindelse med pulsede modulationsarter til laserkommunikation

i rummet primært beskæftiget sig med Q-switching og cavity

dumping.

More magazines by this user
Similar magazines