Độ lợi bão hoà
Độ bão hoà của độ lợi phụ thuộc vào giá trị g(ω) trong công thức (2.1). Thấy
rằng, khi P tiến tới Ps thì giá trị g giảm dần, đồng thời hệ số khuếch đại G cũng giảm
theo độ tăng của công suất tín hiệu. Chúng ta coi giá trị đỉnh xảy ra khi ω = ω0. Theo 2.1 và 2.4, chúng ta có:
(2.9)
Xét phƣơng trình với chiều dài bộ khuếch đại là L, và coi P0 = Pin và
P(L) = GPin = Pout , từ đó ta có công thức:
G = G0 exp(- (2.10)
Dễ dàng nhận thấy, G bắt đầu giảm dần từ giá trị đỉnh G0 khi giá trị Pout đạt
31
Hình 2. 5. Sự phụ thuộc của công suất ra (theo Ps) theo G (theo G0).
Công suất ngõ ra bão hoà (Saturation Output Power)
Khi hoạt động ở chế độ tín hiệu nhỏ, công suất quang ở ngõ ra sẽ tăng tuyến
tính với công suất quang ở ngõ vào theo hệ số G: Pout = G.Pin. Tuy nhiên, công suất
ngõ ra không thể tăng mãi đƣợc. Bằng thực nghiệm, ngƣời ta thấy rằng trong tất cả
các bộ khuếch đại quang, khi công suất ngõ vào Pin tăng đến một mức nào đó, hệ số
G bắt đầu giảm. Kết quả là công suất ở ngõ ra không còn tăng tuyến tính với tín hiệu ngõ ra nữa mà đạt trạng thái bão hoà.
Công suất ra bão hoà của một bộ khuếch đại quang cho biết công suất
ngõ ra lớn nhất mà bộ khuếch đại đó có thể hoạt động đƣợc. Thông thƣờng, một bộ khuếch đại quang có khuếch đại cao sẽ có công suất ra bão hoà cao bởi vì sự nghịch đảo nồng độ cao có thể đƣợc duy trì trong một dải công suất vào và ra rộng.
Từ công thức 2.10, chúng ta xem xét đến công suất ngõ ra bão hoà, là công
suất lớn nhất tạo đƣợc ở cổng ra, ký hiệu là . Có thể nhận thấy rằng, giá trị độ
lợi này đạt đƣợc khi độ lợi khuếch đại giảm từ 2 đến 3 dB, tƣơng ứng với giá trị G
=G0/2. Khi đó, ta có công thức:
32