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(gè)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(zhǎng)程光通訊系統(tǒng)需要對(duì)光損耗進(jìn)行補(bǔ)償§6.1激光放大器的分類

光放大概念－利用受激輻射實(shí)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(duì)入射光要求？上述放大器與激光器的差別：無(wú)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(duì)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(gè)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(qiáng)為I0，光功率為P0，輸出端光強(qiáng)為I（l），P（l）時(shí)，增益定義為：再生放大器兩個(gè)端面組成的諧振腔對(duì)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(shí)，再生放大器增益為GS為單程渡越的增益。

當(dāng)時(shí)，放大器具有最大增益當(dāng)時(shí)，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(shí)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(hào)脈寬t0及工作物質(zhì)弛豫時(shí)間T）

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

橫向弛豫時(shí)間T2－位相弛豫時(shí)間宏觀感應(yīng)電極化的產(chǎn)生和消亡的時(shí)間電磁場(chǎng)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(shí)間(s)10-3~10-410-6~10-910-9

橫向弛豫時(shí)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(hào)工作狀態(tài),噪聲系數(shù)小功率放大器:大信號(hào),增益飽和狀態(tài),飽和輸出功率大線路放大器：補(bǔ)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(lì)方式:

橫向（均勻）激勵(lì)：(固體或半導(dǎo)體光放大器)

Dn，g0、Is

均為常數(shù)

縱向激勵(lì)：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(hào)光1550nmI0(t)I1(t)摻鉺光纖6.2均勻激勵(lì)連續(xù)激光放大器的增益特性1.輸入信號(hào)強(qiáng)度對(duì)放大器增益的影響均勻加寬時(shí)，平均損耗系數(shù)、信號(hào)光頻率凈增益系數(shù)入射光信號(hào)較弱，放大器較短時(shí)，若放大器中各處光強(qiáng)均遠(yuǎn)小于飽和光強(qiáng)，則放大器小信號(hào)增益前置放大器

入射光信號(hào)較強(qiáng)或工作物質(zhì)足夠長(zhǎng)可比擬可得(6.2.1)－凈增益系數(shù)(功率增益)公式輸出光強(qiáng)放大器增益I0已知，放大器的gm、l、a可以測(cè)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(duì)（6.2.1)積分用功率表示飽和輸出功率：G下降為G0/2時(shí)的輸出功率在時(shí)：2.最大輸出光強(qiáng)提高輸入光強(qiáng)和增大放大器長(zhǎng)度均可以提高輸出光強(qiáng)，但是隨著信號(hào)光的增強(qiáng)，增益系數(shù)將不斷減小，直到凈增益系數(shù)光強(qiáng)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(shí)，最大當(dāng)時(shí)，，放大器的增益譜寬