韩定安22第五章1激光放大器

第六章激光放大技术一段处于粒子数反转的工作物质就是一个激光放大器。激光放大的意义：增加功率或能量，振荡器产生高能量存在困难长程光通讯系统需要对光损耗进行补偿§6.1激光放大器的分类

光放大概念－利用受激辐射实现光放大光放大的前提条件－g<0g>0g=0粒子数反转分布吸收透明放大对入射光要求？上述放大器与激光器的差别：无谐振腔－行波光放大器激光器－激光振荡器－再生（光）放大器按工作方式分类:

对入射光要求：

行波放大器:

只要求入射光频率在增益介质谱线范围内再生放大器:入射光需在谐振腔本征频率附近,保证频率匹配g>0g>0行波放大器再生放大器(F-P放大器)再生放大器两端面与光传输方向垂直，并具有一定反射率的放大器，称为再生放大器。再生放大器中，光可以在两个反射面间往返传播，具有较高的增益。

连续激光放大器入射端光强为I0，光功率为P0，输出端光强为I（l），P（l）时，增益定义为：再生放大器两个端面组成的谐振腔对频率也有选择作用，其谐振频率为，端面反射率为r1,r2,入射光频率为时，再生放大器增益为GS为单程渡越的增益。

当时，放大器具有最大增益当时，增益下降为最大值的一半。n偏离ncG下降;r1、r2

越高，n偏离nc允许值越小，增益

再生放大器行波放大器

G＝Gs再生放大器举例：半导体光放大器h=3.2-3.4r1、r2

060nm~1nm再生放大器行波放大器按入射光时间特性分类

连续激光放大器脉冲激光放大器超短脉冲激光放大器（入射信号脉宽t0及工作物质弛豫时间T）

弛豫：某种物理状态的建立或消亡过程弛豫时间纵向弛豫时间T1：能级上的粒子数数目发生变化(T1～t2)

横向弛豫时间T2－位相弛豫时间宏观感应电极化的产生和消亡的时间电磁场共振相互作用－同相，碰撞等其它作用－消相

固体气体半导体纵向弛豫时间(s)10-3~10-410-6~10-910-9

横向弛豫时间(s)10-11~10-1210-8~10-910-12

按功能分类:（通信系统中）前置放大器:小信号工作状态,噪声系数小功率放大器:大信号,增益饱和状态,饱和输出功率大线路放大器：补偿系统中各光纤段的损耗t0>T1

与连续波放大相似稳态方法T2<<t0<T1

脉冲放大非稳态方法

t0<T2

超短脉冲放大半经典

光激励方式:

横向（均匀）激励：(固体或半导体光放大器)

Dn，g0、Is

均为常数

纵向激励：Dn，g0，Is

与传输距离有关(光纤放大器)I0(t)I1(t)聚光器泵浦灯激光工作物质泵浦光980nm(1480nm)信号光1550nmI0(t)I1(t)掺铒光纤6.2均匀激励连续激光放大器的增益特性1.输入信号强度对放大器增益的影响均匀加宽时，平均损耗系数、信号光频率净增益系数入射光信号较弱，放大器较短时，若放大器中各处光强均远小于饱和光强，则放大器小信号增益前置放大器

入射光信号较强或工作物质足够长可比拟可得(6.2.1)－净增益系数(功率增益)公式输出光强放大器增益I0已知，放大器的gm、l、a可以测得，Is

已知(6.2.3)(6.2.4)在气体工作物质和未达到重度饱和的其他工作物质中，若放大器始终保持则，对（6.2.1)积分用功率表示饱和输出功率：G下降为G0/2时的输出功率在时：2.最大输出光强提高输入光强和增大放大器长度均可以提高输出光强，但是随着信号光的增强，增益系数将不断减小，直到净增益系数光强不再增加3.增益谱宽增益系数是频率的函数，入射光频率不同，放大器的增益不同当时，最大当时，，放大器的增益谱宽