光纖放大器的教程包含以下十個部分：
}v`5
1、光纖中的稀土離子
8}4V$b`Z 2、增益和泵浦吸收
&QvWT+]c'0 3、穩(wěn)態(tài)的自洽解
p 5P<3( 4、放大的自發(fā)發(fā)射
*vht</?J 5、正向和反向泵浦
"S1+mSW> 6、用于大功率操作的雙包層光纖
Jcm" i ~ 7、納秒脈沖光纖放大器
=YI<L8@g~ 8、超短脈沖光纖放大器
~/QzL.S;p 9、光纖放大器噪聲
=*}|y;I 10、多級光纖放大器
9kT U|py 接下來是Paschotta 博士關于光纖放大器教程的第4部分：
k5|h8%h8 [gU z9iU 第四部分：放大的自發(fā)發(fā)射
KN5.2pp 在任何
激光放大器中，我們都需要一些處于激發(fā)（亞穩(wěn)態(tài)）狀態(tài)的激光活性離子作為受激發(fā)射的先決條件。不可避免地，我們也會得到一些自發(fā)輻射。產生的熒光進入各個方向，大部分留在側面的光纖。（使用紅外觀察器，可以看到泵浦光纖“發(fā)光”。）
E: #VS~ 一小部分熒光被纖芯捕獲，并與任何泵浦和信號一起沿光纖傳播（雙向）。重要的是，它可以體驗與任何信號類似的增益。由于光纖放大器經常達到高增益（幾十分貝），自發(fā)發(fā)射的光的引導部分被強烈放大。我們稱之為放大自發(fā)發(fā)射（ASE）。產生的功率可以變得比輻射到所有其他方向的功率大得多，即使只有一小部分熒光被核心捕獲。
B+,Z 3* ;|66AIwDe 放大自發(fā)發(fā)射的后果是：
?k#-)inf) • 即使我們不注入任何輸入信號，我們也可以在放大器增益高的任何
波長范圍內獲得相當大的輸出功率。ASE光相對寬帶；它實際上用于一些超發(fā)
光源。
\
3ha • 如果 ASE 與信號共同傳播，則它構成該信號的寬帶噪聲。
7u0!Q\ • 強 ASE 會導致大量增益飽和：通過受激發(fā)射，它會降低激發(fā)密度，從而降低放大器增益。它會導致一種軟增益鉗位：更多的泵浦功率仍然會增加增益，但只是略微增加，因為 ASE 功率會隨著增益的增加而迅速增長。
._#|h5 請注意，當我們需要放大遠離增益最大值的波長的信號時，ASE 的增益鉗位是最不受歡迎的。從本質上講，ASE 限制了峰值增益，我們的信號增益可能比這要弱得多。甚至在某些情況下，由于 ASE，設備根本無法工作。例如，制造發(fā)射波長為 975 nm 的高效高功率摻鐿光纖
激光器并不容易，因為很難抑制更長波長的 ASE。本教程的第 6 部分顯示了放大器的類似情況。
@va6,^) >!?u8^C 是什么決定了 ASE 的強度？
?NJ\l5' ASE 的一個關鍵因素是放大器增益量。根據經驗，ASE 在大約 30 dB 以上時變得相當大。我們仍然可以在單個放大器級中實現 40 dB 數量級的信號增益，但通常不會超過這個。然而，增益并不是唯一的相關
參數：
5ZUqCl(PX) • 光纖的導模越多，可以捕獲的熒光越多，ASE 就越強。對于單模光纖，可以獲得盡可能少的 ASE 。基本上所有的低功率光纖放大器都是基于單模光纖，而高功率設備通常有少模光纖，表現出更強的ASE。
)0YMi!&j` • 對于具有準三能級行為的激光活性離子（見第 3 部分），ASE 顯著增強（通常提高幾分貝）。這是因為對于給定的增益，我們需要更高的激發(fā)密度來克服信號重吸收，這會導致更強的自發(fā)發(fā)射。在光纖開始處的激發(fā)密度低的方向上，ASE 的這種效果特別明顯。因此，ASE 通常在與泵相反的方向上更強。
AS ~O*(po %*zgN[/w 示例 1：在 940 nm 泵浦的摻鐿光纖放大器中的 ASE
*SL v$A 例如，我們考慮在 940 nm 處以 1000 mW 泵浦的摻鐿單模光纖。沒有信號注入。圖 1 顯示大量 ASE 功率導致正向，甚至更多反向。ASE 對 Yb 激發(fā)密度有顯著影響，它在泵浦最強的地方（左端）而不是在 ASE 最弱的地方達到最大值。由于激發(fā)密度的最終演變，泵浦功率以某種不規(guī)則的方式衰減：首先非常快，然后更慢，然后又更快。
ur"cku G!9 圖 1： 泵浦和 ASE 沿摻鐿光纖放大器長度的光功率。
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