放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

激光

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

光学材料

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

光测量

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

光放大

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

光脉冲

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

光通信

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

光谐振腔

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

光纤光学及波导

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

光学设备及器件

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

非线性光学

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

量子光学

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

物理基础

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

波动和噪声

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

研究方法

放大器(amplifiers)

定义：
放大光束功率的装置。

光纤放大器是接受入射信号光，然后产生更高功率的输出信号的装置。通常输入和输出信号都是激光光束，是在自由空间或者光纤中传输的高斯光束。放大过程发生在增益介质中，需要外加光源泵浦（用来提供能量）。大多数的放大器是有光或者电泵浦的。

目录

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
多通道装置，正反馈放大器和放大器链
增益饱和
有害效应
超快放大器
光学放大器的重要参数
应用

激光放大器与基于光学非线性放大器的比较
大部分放大器都是激光放大器，放大过程基于受激辐射。增益介质包含激发态的原子、粒子或者分子，受到信号光激发后辐射更多具有相同模式的光。有的增益介质为掺有激光活性离子的绝缘体，有的是半导体，这些介质可以被电或者光泵浦。用于激光放大器的掺杂绝缘体为激光晶体和体形式的玻璃，或者一些波导结构，例如光纤（光纤放大器）。激光活性离子是稀土离子或者过渡金属离子（不常见）。掺铒光纤放大器是一种非常重要的激光放大器，它一般用于光纤通讯领域中。
在光纤放大过程中，除了受激辐射外，还存在其它的物理机制，这些物理过程基于各种不同的非线性效应。光学参量放大器的原理是利用介质的二阶非线性效应，也有光纤参量装置是基于光纤中的三阶非线性过程。其它类型的非线性放大器，如拉曼放大器和布里渊放大器利用介质的延迟非线性响应。

多通道装置，正反馈放大器和放大器链
光学体激光放大器通常只能提供中等程度的增益，一般只有几个dB。这可以应用于超短脉冲激光器，它们大多采用宽带增益介质，具有比较小的发射截面。有效增益可以通过在同一增益介质中设置多个通道的辐射（多通放大器）来提高，或者也可以采用一个放大器组成一个链的形式（放大器链）来提高增益。

图1.多通飞秒放大器的示意图。
可以采用多个镜子（多个通道的方向之间存在夹角）的结合来实现多个通道工作，或者也可以采用正反馈放大器（通常用于超短脉冲）。
多级放大器（放大器链）更适宜于得到非常高的放大系数。例如，一个正反馈放大器可以将脉冲能量放大到几个mJ，然后多通放大器将脉冲能量继续放大到几百个mJ。在各级放大级之间，需要对脉冲进行空间滤波或者光谱滤波，从而得到更高的光束质量和更短的脉冲持续时间。

增益饱和
如果输入光光强或者频率过高，增益介质的增益因子则会发生饱和现象，也就是说会变小（增益饱和）。这很自然，因为放大器不可能放大具有任意能量的输入光。然而，当激光放大器（尤其采用固态增益介质的）在增益介质中存贮了一些能量后，可以在非常短的时间内将这些能量提取出来。因此，输出光功率可以在很短时间间隔内比泵浦光功率高许多数量级。

有害效应
在高增益情况下，寄生的若反射光也可以产生寄生激光，也就是说即使没有输入信号，也可以产生震荡，也可以说是不由输入信号产生的额外输出信号。这种效应限制了可以得到的增益。即使不存在任何的寄生反射，自发辐射放大信号也从放大器中提取了相当的能量。
放大器通常也会在输出光束中加入一些附加噪声。这不仅在激光放大器中存在，其中自发辐射效应是附加噪声的部分来源，而且在非线性放大器中也存在。

超快放大器
有些放大器可以用来放大超短脉冲。有时需要放大的是高重复速率的脉冲列，这是得到了很高的平均输出功率但是脉冲能量强度是中等的。有时，低重复率的脉冲列经过更高的增益后得到了很高输出的脉冲能量，对应的峰值功率非常高。在超快放大器的词条中，介绍了这些装置的很多其它的细节。

光学放大器的重要参数

峰值增益，也被称作放大因子，由dB值表示
饱和功率，与增益效率相关
饱和输出功率（对应某一泵浦功率而言）
功率效率和泵浦功率
饱和能量
储存能量时间（上能态寿命）
增益带宽（增益谱的平滑度）
噪声系数和更详细的噪声指标
背向散射灵敏度

不同种类的放大器差别很大，例如在饱和特性方面。例如，稀土掺杂增益介质可以储存相当多的能量，然而光学参量放大器则只有在泵浦光存在的情况下才能提供放大。半导体放大器储存的能量比光纤放大器少很多，这在光纤通信领域是非常重要的应用。

应用
光学放大器的典型应用包括：

放大器可以将激光器功率提高到很到的水平（主振荡功率放大器，MOPA）
可以得到非常高的峰值功率，尤其是对于超短脉冲，当储存的能量在很短的时间内提取出来时。
可以在光探测器之前放大弱信号，因此可以减小探测噪声，放大器噪声很大时例外。
光纤通信中长距离光纤链路传输中，在长距离光纤之间需要将光功率提高到某一值，以防信息淹没在噪声中。

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