掺镱光纤放大器

光谱特性

掺镱光纤放大器

YDFA（ytterbium-doped fiber amplifier）是工作在1.04μm波段的掺镱光纤放大器的英文缩写，其放大带宽比掺Nd光纤放大器还要宽。由掺Yb3+石英玻璃中Yb3 + 的光谱图可知，Yb3+有较宽的吸收谱（800-1064nm），可以有多种抽运源，在980nm 处有强吸收锋，因此掺镱光纤放大器抽运源可采用技术成熟的980nm半导体激光器（LD）；另一方面，Yb3+在970-1200nm 范围内有连续荧光发射，并且1053nm 处飞秒量级脉宽的掺镱光纤激光还可作为超大功率固体超短光脉冲放大器的振荡级；近年来，对利用掺镱光纤超短光脉冲产生与放大技术已受到越来越多的关注。可以预计，以掺镱光纤为放大介质的输出几十微焦甚至毫焦量级的放大器将成为可能。

光谱特性

Yb3+是著名的敏化剂，它只有两个多重态，2F7/2与2F5/2，能及间隔大约为10000cm-1，它的吸收与发射截面如左图所示。

可以看出，Yb3+从900nm到1000nm都有很好的吸收，可用低成本商业化已经十分成熟的980nm波段InGaAs二极管激光器作为泵浦源。Yb3+的泵浦光子与信号光子能量较小，这使他有较高的泵浦效率，特别适合作为大功率激光器的工作物质。Yb3+与Er3+、Tm3+存在能量转移过程，它可以用来敏化Er3+、Tm3+。

石英光纤中Yb3+的光谱如图所示，从图中可以看出，Yb3+在915nm和975nm有两个吸收峰，在975nm和1036n

m处有两个

发射峰，尽管在1043-1063nm的范围内，均有增益，但增益不均匀，这将导致具有一定带宽的信号经YDFA放大后会失真。基于此原因，必须采取增益平坦技术，如采用光纤镀膜滤波器、长周期光纤光栅、声光可调谐滤波器等，还可采用增益特性不同的放大器级联的方法，通过增益互补，实现增益平坦。