光纖放大器的教程包含以下十個部分：

1、光纖中的稀土離子

2、增益和泵浦吸收

3、穩(wěn)態(tài)的自洽解

4、放大的自發(fā)發(fā)射

5、正向和反向泵浦

6、用于大功率操作的雙包層光纖

7、納秒脈沖光纖放大器

8、超短脈沖光纖放大器

9、光纖放大器噪聲

10、多級光纖放大器

接下來是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器教程的第5部分：

如果我們在光纖放大器中放大一些信號，我們有不同的泵浦選項(xiàng)：

圖 1 顯示了一個雙向泵浦光纖放大器。用于前向泵浦的來自左側(cè)激光二極管的輻射使用二向色光纖耦合器與輸入信號相結(jié)合。在有源（摻鉺）光纖之后，有第二個二向色耦合器，用于將來自第二個泵浦二極管的光反向注入。相同的耦合器還可以防止任何殘留的泵浦光到達(dá)信號輸出。

在下文中，我們將研究各種技術(shù)細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)部分地導(dǎo)致了某些泵送方向的優(yōu)勢。

電源轉(zhuǎn)換效率

在簡單情況下，有源光纖的寄生損耗可忽略不計(jì)，ASE 可忽略不計(jì)（參見第 4 部分），放大器的功率轉(zhuǎn)換效率不取決于泵浦方向：

所有這些也適用于準(zhǔn)三能級激光躍遷，當(dāng)然也適用于雙向泵浦。

如果光纖具有大量寄生損耗，則反向泵浦更為有效。這是因?yàn)楸闷州斎攵烁浇男盘柡軓?qiáng)，抑制了該區(qū)域的激發(fā)密度，因此泵浦光在寄生損耗得到它之前就被離子有效吸收。在某些情況下，雙向泵送可能更有效。然而，大多數(shù)放大器只有幾米長，在這個長度內(nèi)的寄生損耗并不是很重要。

功率轉(zhuǎn)換效率的一個更重要的差異可能來自 ASE，接下來將討論：

放大的自發(fā)發(fā)射

我們已經(jīng)在第 4 部分中看到，如果沒有信號輸入，ASE 在反向方向上會更強(qiáng)。毫不奇怪，如果我們也有信號輸入，這種不對稱性并不會消失，而 ASE 的數(shù)量（構(gòu)成功率損耗）在很大程度上取決于信號和泵浦光的相對方向。

例如，讓我們考慮與第 3 部分和第 4部分相同的摻鐿光纖放大器。我們已經(jīng)在左側(cè)看到了 940 nm 的正向泵浦功率和 1030 nm 的 1 mW 信號輸入功率如何演變：

現(xiàn)在我們改為反向泵送：

我們看到 ASE 現(xiàn)在微弱到可以忽略不計(jì)，我們獲得了 346 mW 的信號輸出功率，而不是只有 290 mW。ASE 光譜（此處未顯示）僅在 1030 nm 附近顯示一些弱 ASE，而在 975 nm 附近則更少。975 nm 處的正凈增益僅出現(xiàn)在距離左側(cè)約 2 m 的光纖短區(qū)域中。

這些發(fā)現(xiàn)非常典型。一般來說，準(zhǔn)三電平光纖放大器在反向泵浦時具有較低的 ASE 損耗，因此如果 ASE 損耗會很大，那么該配置中的功率轉(zhuǎn)換效率會更高。對于更高的輸入信號功率，造成更強(qiáng)的增益飽和，兩個方向的差異更小。

信號的噪聲污染

另一方面是與信號一起傳播的ASE構(gòu)成該信號的寬帶噪聲。對于反向泵浦，與信號同向傳播的 ASE 對于準(zhǔn)三能級系統(tǒng)通常更強(qiáng)——即使 ASE 的總功率損耗更低！因此，對于低噪音運(yùn)行，前向泵送效果更好，盡管效率可能較低。

非線性效應(yīng)

如果我們放大短脈沖，非線性效應(yīng)通常是有害的。這將在第 7 部分中討論，但在這里應(yīng)該已經(jīng)提到，反向泵送通常要好得多。原因是對于反向泵浦，脈沖能量和峰值功率最初上升得更慢，因此對于給定的輸出峰值功率，空間積分峰值功率變得更低。

下一期講解第 6 部分：用于大功率操作的雙包層光纖

●RP系列 激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 光纖放大器設(shè)計(jì)第四部分

●RP系列 激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 光纖放大器設(shè)計(jì)第三部分

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●RP系列 激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 光纖放大器設(shè)計(jì)第一部分

●RP系列 激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 光纖放大器設(shè)計(jì)教程

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