[理学]激光放大特性.pptVIP

不同掺杂光纤放大器放大波段 Operation range (nm) Dopant ion 880 ∽886 Pr3+ 902∽916 Pr3+ 900∽950 Nd3+ 970∽1200 Yb3+ 1000∽1150 Nd3+ 1260∽1350 Pr3+ 1320∽1400 Nd3+ 1460∽1510 Tm3+ 1500∽1600 Er3+ 1700∽2015 Tm3+ 2040∽2080 Ho3+ 不同光纤放大器的放大波段 光纤放大器的基本概念和光学元件 光纤放大器的基本概念： 光纤的损耗 增益和噪声 饱和输出功率：饱和输出功率是指最大增益下降3dB时对应的输出功率。表示 YDFA从线性增益区变化到非线性增益区的转折点。当输出功率 高于饱和输出功率时，增益随着输出光功率的增大而减小 其他光学元件： 光隔离器 光环行器 波分复用器件；波分复用器又可分为棱镜型、干涉模型和衍射光栅型三种 光纤光栅 掺杂光纤放大器的发展方向 光纤放大器存在的问题： 放大器带宽内增益谱不平坦影响多信道放大性能 光放大器级联应用时，ASE噪声、光纤色散及非线性效应的影响会累积这些都影 响了光纤放大器的工作特性。 发展方向： 特殊波段的光纤放大器 寻找性能更好的芯层材料，如塑料光纤方面 光子晶体光纤放大器 功率光纤放大器（包括连续和脉冲信号放大） 全光纤的光纤放大系统 宽带光纤放大器 EDFA 宽带掺杂光纤放大器的发展 增益移位掺杂光纤宽带光纤放大器和多波段级连宽带放大器。如C+L波段、C+S波段、S+C+L波段等 通过改变基质或者掺杂成份来实现宽带放大。Er3+/Yb3+共掺光纤放大器，氟基、碲基、铋基铒纤和高掺铝、掺磷铒纤等。 采用传统掺杂光纤放大器与光纤拉曼放大器级联构成的混合光纤放大器。如EDFA/Raman、TDFA/Raman混合放大器等 Yb光纤的吸收和发射谱、能级结构 g 11630 f 11000 e 10260 d 1490 c 1060 b 600 a 0 cm-1 Yb3+ energy level structure 2F5/2 2F7/2 不同内包层光纤的吸收效率 光纤功率放大器所遇到的问题和解决方法 限制了功率的进一步增加的因素：非线性效应（如：SBS,SRS） 解决方法： 增加纤芯直径D 并且降低其数值孔径NA. （当D*NA小于某个极限时，光纤就可以实现单模运转，否则就会使输出光束的质量下降。有时候为了得到好的光束质量，解决的方法是缠绕光纤，引入弯曲损耗） 增加光纤的掺杂浓度，减小光纤的长度 光纤放大器的一些非线性效应的阈值 光纤放大器的噪声 掺杂光纤放大器的噪声主要有以下四种: 信号光的散粒噪声； ASE ASE光谱与信号光之间的差拍噪声。 ASE光谱间的差拍噪声. 以上四种噪声中放大的自发辐射ASE的影响是最大的 。 噪声抑制问题解决的方法： 内置滤波器或者吸收介质 泵浦光的耦合方式 端面耦合: 直接 耦合;自聚焦透镜耦合；圆柱性微透镜耦合；透镜组耦合;光纤端面直接熔接; 侧面耦合: V型槽泵浦; 微棱镜耦合;内嵌反射镜侧面耦合；熔锥侧面泵浦耦合；角度磨抛侧面耦合 其他耦合： 光纤全息耦合 泵浦光的端面耦合 直接耦合 自聚焦透镜耦合 圆柱形微透镜耦合 光纤端面加工球透镜的耦合 V型槽侧面耦合泵浦 内嵌反射镜侧面泵浦 不同侧面耦合方法的比较 Thanks very much! 欢迎交流讨论 激光放大特性 内容提要 光学放大