Simultáneamente a las emisiones estimuladas
responsables de la ganancia, en el medio amplificador tienen lugar emisiones
espontaneas.
Gran parte de los fotones emitidos espontáneamente poseen frecuencias dentro del mismo rango que los generadores por el proceso de emisión estimulada, pero sus fases son aleatorias y la dirección de radiación isotrópica. Ahora bien una pequeña proporción de estos fotones se emitirán dentro del ángulo solido correspondiente a un nodo de propagación del amplificador y se acoplaran a él.Desde el punto de vista de la amplificación, dichos fotones serán indistinguibles de los correspondientes a la señal, y se amplificaran en la misma medida que esta.
Puede demostrarse que la potencia de la emisión espontanea amplificada a la salida de un amplificador óptico responde a la siguiente expresión:
- nsp = Es el factor de emisión espontanea a factor de inversión de población, que toma valores mayores o iguales a la unidad(1 en el caso ideal). Este factor está relacionado con el cociente entre la tasa de emisiones espontaneas y la tasa de emisiones estimuladas.
- hv = Constituye la energía del fotón.
- G = Es la ganancia del amplificador.
- Bo = Representa el ancho de banda del amplificador óptico. Este puede reducirse si se introduce un filtro óptico a la salida del amplificador.
- mp = Es un factor relacionado con la polarización. La polarización de las emisiones espontaneas es aleatoria; por consiguiente, en medios que soporten dos modos degenerados con polarizaciones perpendiculares, como sucede en las fibras ópticas monomodo, la emisión espontanea amplificada se acopla en igual proporción a ambos modos. El factor mp se hace igual a dos para reflejar que la pontencia total ASE resulta de las contribuciones en ambos modos de polarización. Sin embargo, si se introduce en el amplificador o a su salida un filtro polarizador en la dirección de la señal, se suprime el ruido en la polarización perpendicular a ella, y entonces mp=1.
Figura
1: Principales parámetros relativos a los amplificadores ópticos.
Fuente: Comunicaciones Ópticas.
Recopilado: 27/03/14
Uno de los efectos adversos
de la emisión espontanea amplificada es la reducción de la ganancia del
amplificador, pues su potencia contribuye al fenómeno de la saturación.
Figura
2: Espectro de ASE mediante un software
Fuente: http://www.rp-photonics.com/amplified_spontaneous_emission.html
Recopilado: 27/03/14
Como se muestra en la Figura
2, el espectro de la ASE en la salida de un amplificador de fibra de tierra
rara dopado puede diferir considerablemente de la de la luminiscencia dejando
la fibra en una dirección transversal. Esto es debido a la amplificación
dependiente de la longitud de onda y la reabsorción. (Esto último se produce
sólo para medios de ganancia y tres de nivel cuasi.)
A continuación un video en
el cual se puede observar este fenómeno.
BIBLIOGRAFÍA
María,
C. (2005). Comunicaciones Ópticas. España: Madrid
