為了獲得不同波長的更高功率的激光，或者是利用更高功率的激光進行非線性頻率變換，我們通常都通過光纖放大器進行功率放大。但是許多用戶的應用場合多激光的線寬有極高的要求，通常他們會問道放大過程中，激光的線寬發生怎樣的變化？光纖放大器會對種子激光的線寬有展寬嗎？ 

 

      頻準激光技術人員設計了如下圖(1)方案來測量光纖放大器所引起的線寬展寬。將種子激光分為兩路，一路經過AOM移頻和另一路的放大輸出拍頻，即可獲得放大過程引起的線寬展寬疊加在AOM的射頻信號上。          

     

                                    圖（1）測試放大器線寬展寬原理圖

 

      普通的射頻頻譜儀RBW最小為1Hz，最多只能測量到1 Hz的線寬。為了進一步擴大測量精度，技術人員將測量到的射頻信號同另一個頻率相近的穩定的射頻信號混頻到10 kHz左右的音頻信號，并使用SR770 FFT分析儀進行測量。在RBW為61 mHz時，測量到的半高全寬為128 mHz，即放大過程的線寬展寬，如下圖（2）所示。實際上，這種展寬是非常緩慢地頻率波動，并不是快速的展寬，它也可以用頻率穩定度來表征。

 

 

 

         已經得出放大器的展寬為128 mHz （10 W，1064 nm），但按照激光放大受激輻射的原理來講，放大的輸出激光完美跟隨種子激光，是不會產生展寬的。那展寬從何而來呢？ 自發輻射（ASE）是可能的因素，放大器工作過程中，大部分上能級粒子在受激輻射過程中被消耗，也有極少部分以自發輻射地過程消耗。那會是ASE嗎？ 技術人員考慮到實際測到的線寬展寬是非常慢速的頻率波動，覺得ASE并不是直接原因，因為ASE的時間尺度是上能級的壽命。為了驗證這個猜測，技術人員進一步設計了實驗，測量不同泵浦電流（不同增益，此時有不同地ASE光譜抑制比）下的拍頻信號的頻率穩定度，并用阿蘭標準差表征出來（阿蘭標準差和頻率噪聲功率譜可相互推導，在此不表）如下圖（3）所示。

 

圖（3），不同泵浦電流下的放大器與種子激光拍頻信號的頻率穩定度  

     對比不同電流下的拍頻信號頻率穩定度，他們高度重合，因而可以認為，這種放大器的線寬展寬實際上與增益不同，驗證了這種展寬非ASE噪聲的猜測?？紤]到這種作用的時間尺度以及它引起的頻率穩定度惡化的尺度 （E-15）， 技術人員認為這種展寬是光纖傳輸引起的。通常在放大器中，有>10 m長度的光纖，經過這種長度的光纖傳輸，外界溫度以及應力的變化，引起光纖折射率以及尺寸的變化，進而引起在其中傳輸的激光的相位變化，也即是線寬或者頻率的變化。這也是通常超穩激光傳輸所需要考慮的問題。

 

      總體而言，技術人員認為普通光纖放大器（摻Yb，摻Er，摻Tm）并不會引起激光線寬的明顯展寬，其量級通常< 1Hz。除非是亞Hz的超穩激光才需要考慮放大過程的展寬，普通應用可放心使用。

 

      與此同時，技術人員在檢索的時候發現，實驗結果也獲得已發表文章的驗證。這些已發表的文章也打破了頻準激光技術人員水一篇文章的幻想。