1、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,g0,g0,g=0,粒子数反转分布,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,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
2、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nc G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 GGs,再生放大器举例：半导体光放大器 h =3.2-3.4,r1、r2 0,再生放大器,行波放大器,按入射
3、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(T1t2)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, 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
4、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),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,对于无损小信号放大器： 对于均匀加宽线型，增益谱宽当 ， ， 越大， 越小光谱线轮廓边窄：放大器中心频率处增益大，偏离中心频率处增益变小，将导致光谱线轮廓变窄。,
