韓定安22第五章1激光放大器

第六章激光放大技術(shù)一段處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)就是一個激光放大器。激光放大的意義：增加功率或能量，振蕩器產(chǎn)生高能量存在困難長程光通訊系統(tǒng)需要對光損耗進行補償§6.1激光放大器的分類

光放大概念－利用受激輻射實現(xiàn)光放大光放大的前提條件－g<0g>0g=0粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布吸收透明放大對入射光要求？上述放大器與激光器的差別：無諧振腔－行波光放大器激光器－激光振蕩器－再生（光）放大器按工作方式分類:

對入射光要求：

行波放大器:

只要求入射光頻率在增益介質(zhì)譜線范圍內(nèi)再生放大器:入射光需在諧振腔本征頻率附近,保證頻率匹配g>0g>0行波放大器再生放大器(F-P放大器)再生放大器兩端面與光傳輸方向垂直，并具有一定反射率的放大器，稱為再生放大器。再生放大器中，光可以在兩個反射面間往返傳播，具有較高的增益。

連續(xù)激光放大器入射端光強為I0，光功率為P0，輸出端光強為I（l），P（l）時，增益定義為：再生放大器兩個端面組成的諧振腔對頻率也有選擇作用，其諧振頻率為，端面反射率為r1,r2,入射光頻率為時，再生放大器增益為GS為單程渡越的增益。

當(dāng)時，放大器具有最大增益當(dāng)時，增益下降為最大值的一半。n偏離ncG下降;r1、r2

越高，n偏離nc允許值越小，增益

再生放大器行波放大器

G＝Gs再生放大器舉例：半導(dǎo)體光放大器h=3.2-3.4r1、r2

060nm~1nm再生放大器行波放大器按入射光時間特性分類

連續(xù)激光放大器脈沖激光放大器超短脈沖激光放大器（入射信號脈寬t0及工作物質(zhì)弛豫時間T）

弛豫：某種物理狀態(tài)的建立或消亡過程弛豫時間縱向弛豫時間T1：能級上的粒子數(shù)數(shù)目發(fā)生變化(T1～t2)

橫向弛豫時間T2－位相弛豫時間宏觀感應(yīng)電極化的產(chǎn)生和消亡的時間電磁場共振相互作用－同相，碰撞等其它作用－消相

固體氣體半導(dǎo)體縱向弛豫時間(s)10-3~10-410-6~10-910-9

橫向弛豫時間(s)10-11~10-1210-8~10-910-12

按功能分類:（通信系統(tǒng)中）前置放大器:小信號工作狀態(tài),噪聲系數(shù)小功率放大器:大信號,增益飽和狀態(tài),飽和輸出功率大線路放大器：補償系統(tǒng)中各光纖段的損耗t0>T1

與連續(xù)波放大相似穩(wěn)態(tài)方法T2<<t0<T1

脈沖放大非穩(wěn)態(tài)方法

t0<T2

超短脈沖放大半經(jīng)典

光激勵方式:

橫向（均勻）激勵：(固體或半導(dǎo)體光放大器)

Dn，g0、Is

均為常數(shù)

縱向激勵：Dn，g0，Is

與傳輸距離有關(guān)(光纖放大器)I0(t)I1(t)聚光器泵浦燈激光工作物質(zhì)泵浦光980nm(1480nm)信號光1550nmI0(t)I1(t)摻鉺光纖6.2均勻激勵連續(xù)激光放大器的增益特性1.輸入信號強度對放大器增益的影響均勻加寬時，平均損耗系數(shù)、信號光頻率凈增益系數(shù)入射光信號較弱，放大器較短時，若放大器中各處光強均遠(yuǎn)小于飽和光強，則放大器小信號增益前置放大器

入射光信號較強或工作物質(zhì)足夠長可比擬可得(6.2.1)－凈增益系數(shù)(功率增益)公式輸出光強放大器增益I0已知，放大器的gm、l、a可以測得，Is

已知(6.2.3)(6.2.4)在氣體工作物質(zhì)和未達(dá)到重度飽和的其他工作物質(zhì)中，若放大器始終保持則，對（6.2.1)積分用功率表示飽和輸出功率：G下降為G0/2時的輸出功率在時：2.最大輸出光強提高輸入光強和增大放大器長度均可以提高輸出光強，但是隨著信號光的增強，增益系數(shù)將不斷減小，直到凈增益系數(shù)光強不再增加3.增益譜寬增益系數(shù)是頻率的函數(shù)，入射光頻率不同，放大器的增益不同當(dāng)時，最大當(dāng)時，，放大器的增益譜寬