增益钳位 Gain clamping

2022-11-22 13:27:51 浏览:156

定义

某些放大器或激光器的增益受到严格限制,通常由激光作用引起。

当激光增益介质的(光学或电气)泵浦功率增加时,这通常会导致产生的光学增益增加。 然而,在某些情况下,增益被牢牢地箝位到某个精确定义的值,即使泵功率大幅增加,也不能超过该值。 特别是,当激光作用发生时就是这种情况。 然后将增益精确地箝位到光学谐振器损耗的值;增益的任何增加都会导致激光功率呈指数级上升,这显然与稳态条件不一致。 请注意,这种机制导致比高泵浦功率增益饱和等更精确定义的增益。

在激光器和放大器(例如光纤放大器)中,增益钳位不仅限制了光增益,还限制了(空间积分)激发密度(上状态群体)。 反过来,这也限制了储存的能量和其他效应的强度,例如淬火过程或激发态吸收。

在光纤放大器中,有时会利用增益钳位来稳定光增益[1,2]。 在这里,故意允许在信号波长范围之外的某些波长处进行激光;这可以通过将光纤布拉格光栅集成到设备中来实现。 泵或信号功率的波动只会产生很小的影响。 但请注意,增益钳位只能稳定稳态增益;瞬态现象仍然可能发生,例如泵或信号输入功率的快速变化。

当然,由于不需要的寄生激光,高增益放大器中也可能发生增益箝位。 受激布里渊散射也会导致增益钳位。

参考文献

[1] M. Zirngibl, “Gain control in erbium-doped fibre amplifiers by an all optical feed back loop”, Electron. Lett. 27 (7), 560 (1991), doi:10.1049/el:19910353
[2] H. Okamura, “Automatic optical loss compensation with Erbium-doped fiber amplifier”, IEEE J. Lightwave Technol. 10 (8), 1110 (1992), doi:10.1109/50.156852
[3] Y. Takushima and K. Kikuchi, “Gain spectrum equalization of all-optical gain-clamped erbium-doped fiber amplifier”, IEEE Photon. Technol. Lett. 11 (2), 176 (1999), doi:10.1109/68.740695

激光物理

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