Multipass-Faserverstärker

Viele Multipass-Verstärker verwenden Laserkristalle, die entweder end- oder seitengepumpt sind und dann eine Reihe von Laserspiegeln enthalten, damit der Strahl den Kristall mehrmals durchläuft. Da die Strahlen unterschiedlicher Kanäle stark getrennt werden müssen, haben sie unterschiedliche Winkelrichtungen, obwohl ihre Ausbreitungsrichtungen prinzipiell durch einen bestimmten räumlichen Versatz parallelisiert werden können. Wenn der Kristall relativ dünn ist, überlappen sich die verschiedenen Strahlen im Inneren des Kristalls stark, der Grenzfall sind Dünnscheibenlaser.

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Aufbaus des Multipass-Verstärkers.

Wenn sich das Licht verschiedener Kanäle im Kristall stark überlappt, entspricht die Gesamtverstärkung ungefähr dem Produkt aus der Anzahl der Kanäle und der Verstärkung eines einzelnen Kanals. Darüber hinaus nimmt auch die effektive Sättigungsenergie ab. Bei einer kleinen Gesamtverstärkung nimmt sie mit abnehmendem Kanal ab.
Beim Aufbau von Verstärkern mit vielen Kanälen liegen die Strahlrichtungen meist nicht in der gleichen Ebene. Das Design und die Anordnung solcher Verstärker können sehr komplex sein.
Neben der Verstärkung erfährt der Signalstrahl auch andere Effekte, wie zum Beispiel thermische Linsenbildung oder nichtlineare Effekte im Kristall. Insbesondere thermische Linsen können die seitliche Strahlform stark beeinflussen; Auch die Verstärkungslenkung kann diesen Effekt haben. Diesem Effekt (natürliche Strahldivergenz) kann durch den Einbau einer Fokussieroptik (meist gekrümmte Laserspiegel) entgegengewirkt werden. Wärmelinsen können Lichtstrahlen auch ablenken, wenn sie nicht entlang der Mitte der Wärmelinse verlaufen. Die optimale Anordnung hängt von der Pumpenleistung und Signallichtleistung ab.
Positive Feedback-Verstärker gelten als eine besondere Art von Multipass-Verstärkern. Anstatt mehrere Kanäle durch Einstellen des geometrischen Strahlverlaufs zu erhalten, werden hier optische Schalter verwendet. Dies gilt für ultrakurze Pulse, bei denen die Länge des Pulses viel kleiner ist als die Umlaufzeit. Sie können also einen Impuls einspeisen, ihn viele Male durchlaufen lassen und ihn dann ausgeben. Dies ist sehr praktisch, um eine sehr hohe Gesamtverstärkung zu erzielen, was viel einfacher ist als bei Multipass-Verstärkern mit geometrischen Aufbauten.