多通光纤放大器
时间:2025-07-30
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定义：在增益介质中具有多个通道的放大器。
光放大器的增益介质只能实现有限的增益。一种方法是通过几何设置光，使其在穿过放大器（称为多程放大器）时穿过多个通道，从而实现更高的增益。最简单的是双程放大器，其中光束穿过晶体两次，通常传播方向完全或几乎相反。
许多多程放大器使用端泵浦或侧泵浦的激光晶体，然后包含多个激光镜，使光束多次穿过晶体。由于不同信道的光束需要高度分离，因此它们具有不同的角度方向，尽管原则上可以通过使用特定的空间偏移来使它们的传播方向平行。如果晶体相对较薄，不同的光束将在晶体内部强烈重叠，极限情况是薄盘激光器。
图1：多程放大器设置示意图。
当不同通道的光在晶体中强烈重叠时，总增益大约等于通道数量与单个通道增益的乘积。此外，有效饱和能量也会降低。对于较小的总增益，它将随着信道的减小而减小。
当设置具有多个通道的放大器时，光束的方向通常不在同一平面上。这种放大器的设计和布置可能是非常复杂的问题。
除了被放大外，信号光束还会受到其他影响，例如晶体中的热透镜效应或非线性效应。特别是热透镜会极大地影响横向光束形状；
增益控制也可以产生这种效果。这种效应（自然光束发散）可以通过结合聚焦光学元件（通常是曲面激光镜）来抵消。如果光束不沿着热透镜的中心传播，热透镜也可以偏转光束。最佳布置取决于泵浦功率和信号光功率。
正反馈放大器被认为是一种特殊的多通路放大器。这里，不是通过设置光束的几何路径来获得多个信道，而是使用光学开关。这适用于超短脉冲，其中脉冲的长度远小于往返时间。因此，你可以注入一个脉冲，让它循环多次，然后输出。这对于获得非常高的整体增益非常方便，比具有几何设置的多程放大器更可行。
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