Soweit ich weiß, haben Superlumineszenzdioden (auch bekannt als SLEDs) eine sehr ähnliche Struktur wie Laserdioden, außer dass die Vorderseiten des aktiven Bereichs geneigt sind, um die Art von Reflexionen zu verhindern, die dem Lasern zugute kommen würden. Ich weiß jedoch, dass eine Laserdiode unterhalb der Laserschwelle Multimode- (dh räumlich inkohärentes) Licht emittiert, wie man erwarten würde, da die durch das Lasern induzierte Modenauswahl unterhalb der Schwelle nicht vorhanden ist und der aktive Bereich breit genug ist erlauben theoretisch viele Transversalmoden. Andererseits wird von SLEDs allgemein behauptet, dass sie eine nahezu Singlemode-Ausgabe (dh hohe räumliche Kohärenz) haben, was auch aus der Tatsache hervorgeht, dass sie oft effektiv in Singlemode-Fasern gekoppelt sind. Meine Frage ist daher:
Warum emittieren SLEDs überwiegend Licht im Grundmodus? Basiert dies einfach auf einem schmaleren aktiven Bereich im Vergleich zu Laserdioden, was geometrisch niedrigeren Moden zugute kommt (ähnlich wie der kleine Kern einer Singlemode-Faser nur das Auftreten der Grundmode zulässt)?
Ich habe versucht, die Breite des aktiven Bereichs in den Datenblättern einiger SLEDs nachzuschlagen, aber es scheint, dass solche Informationen nicht allgemein bereitgestellt werden. Vielen Dank im Voraus für jede Hilfe.
Ich glaube, der Grund ist tatsächlich, dass der aktive Bereich klein genug ist, um nur einen transversalen Modus zu unterstützen. Allerdings muss ich einem Teil Ihrer Prämisse etwas widersprechen:
Ich weiß jedoch, dass eine Laserdiode unterhalb der Laserschwelle Multimode- (dh räumlich inkohärentes) Licht emittiert ...
Dies hängt sehr stark von der Laserdiode ab. Ich bin mir nicht sicher, mit welcher Art von Dioden Sie Erfahrung haben, aber viele Laserdioden, darunter 100 % der in meinem Labor verwendeten, sind ebenfalls "Singlemode" unter dem Schwellenwert. Sie sind klein genug, um nur einen einzigen Modus zu haben, und brauchen daher keine Possen zur Modusunterdrückung. Zum Beispiel verkauft Eagleyard speziell Singlemode-Laserdioden und Multimode-Laserdioden (die in der Lage sind, viel höhere Leistungen auszugeben).
Die Singlemode-Laserdioden von Eagleyard Output können als Referenz leicht in der Größenordnung von 100 mW ausgeben, was meiner Erfahrung nach mit Superlum -SLEDs ziemlich konsistent mit der Leistung ist, die Sie von einem Singlemode-SLED erhalten, daher sehe ich wenig Grund dazu etwas Komplizierteres vermuten.
Wie Sie betonen, scheint es schwierig zu sein, für die meisten dieser Dinge harte Zahlen zu den aktiven Regionen zu erhalten, und ich habe keine Spezifikation für diese Singlemode-Laserdioden gefunden. Ich konnte jedoch ein paar verwandte Zahlen erhalten, die dieses Bild stützen. Eagleyard Tapered Amplifier (TA)-Laser sind für die Verwendung als Single-Pass-Laserverstärker vorgesehen, die einen schmalen Eingang und einen breiten Ausgang haben, um Single-Mode-Licht in ein Medium mit großer Verstärkung einzukoppeln und nur den Single-Mode zu verstärken. Der Eingang für einen 850nm 2W TA ist auf 3um spezifiziert. Ich vermute, dass diese Größe so gewählt wurde, dass sie der Größe der Singlemode-Laserdiode entspricht, und definitiv klein genug ist, um nur einen transversalen Modus zu unterstützen, aber es ist schwer, positiv zu sein. Der Ausgang dieses TA ist mit 210 µm spezifiziert, und in ähnlicher Weise beträgt die aktive Fläche für die Eagleyard-Multimode-Dioden 200 µm.
Vielleicht kommt Ihre Verwirrung daher, dass eine seitlich einmodige Laserdiode immer noch Multimode-Licht emittieren kann? Dies liegt an Longitudinalmoden (da die optische Laserlänge viel länger als die Wellenlänge ist).
Der Unterschied zwischen einer LD und einer SLD besteht möglicherweise darin, dass eine Transversalmode höherer Ordnung eines Lasers die Schwelle nicht erreicht und daher eine viel geringere Intensität relativ zur Grundmode hat. SLDS haben diesen Schwellwerteffekt nicht und die Unterdrückung transversaler Moden höherer Ordnung ist möglicherweise geringer als bei einem LD, was sich dann negativ auf die räumliche Kohärenz auswirkt.
Beachten Sie, dass der Wellenleiter in Transversal-Singlemode-Lasern niemals ein echter Singlemode-Wellenleiter ist wie in einer Singlemode-Faser. Es ist normalerweise viel breiter. Dies liegt daran, dass der Schwelleneffekt den Transversalmodus höherer Ordnung unterdrückt (weil er einen höheren Verlust hat). Um mit einem SLD die gleiche Transversalmodusleistung zu erreichen, muss es möglicherweise schmaler sein als ein LD.
Herkömmliche Lichtquellen (Kerzen, Glühbirnen, Sternenlicht) können genauso räumlich kohärent sein wie der beste Laser. Immerhin hat Thomas Young Anfang des 18. Jahrhunderts sein berühmtes Young's-Doppelspaltexperiment nicht durchgeführt.
In Ihrem Fall verfügt der Schlitten über einen Einmoden-Wellenleiter, der wie ein räumlicher Filter wirkt, um nur bestimmte Lichtmoden auszubreiten.
wcc