Multi-pass glasvezelversterker

Veel multipass-versterkers gebruiken laserkristallen, die aan het uiteinde of aan de zijkant worden gepompt, en vervolgens een aantal laserspiegels bevatten om de straal meerdere keren door het kristal te laten gaan. Omdat de bundels van verschillende kanalen sterk gescheiden moeten zijn, hebben ze verschillende hoekrichtingen, hoewel hun voortplantingsrichtingen in principe evenwijdig kunnen worden gemaakt door een specifieke ruimtelijke offset te gebruiken. Als het kristal relatief dun is, zullen de verschillende bundels elkaar sterk overlappen in het kristal, met als limietgeval lasers met dunne schijven.

Figuur 1: schematische weergave van de multi-pass versterkeropstelling.

Wanneer het licht van verschillende kanalen sterk overlapt in het kristal, is de totale versterking ongeveer gelijk aan het product van het aantal kanalen en de versterking van een enkel kanaal. Daarnaast zal ook de effectieve verzadigingsenergie afnemen. Voor een kleine algehele versterking neemt deze af naarmate het kanaal afneemt.
Bij het opstellen van versterkers met veel kanalen liggen de richtingen van de bundels meestal niet in hetzelfde vlak. Het ontwerp en de opstelling van dergelijke versterkers kunnen zeer complexe kwesties zijn.
Naast versterking ondervindt de signaalbundel ook andere effecten, zoals thermische lensing of niet-lineaire effecten in het kristal. Met name thermische lenzen kunnen de vorm van de laterale bundel sterk beïnvloeden; versterkingssturing kan ook dit effect hebben. Dit effect (natuurlijke straaldivergentie) kan worden tegengegaan door focusseeroptiek (meestal gebogen laserspiegels) in te bouwen. Thermische lenzen kunnen ook lichtstralen afbuigen als ze niet langs het midden van de thermische lens gaan. De optimale opstelling hangt af van het pompvermogen en het signaallichtvermogen.
Versterkers met positieve feedback worden beschouwd als een speciaal soort multipass-versterker. Hier worden optische schakelaars gebruikt in plaats van meerdere kanalen te verkrijgen door het geometrische pad van de straal in te stellen. Dit geldt voor ultrakorte pulsen, waarbij de lengte van de puls veel kleiner is dan de retourtijd. U kunt dus een puls injecteren, deze vele malen laten fietsen en vervolgens uitvoeren. Dit is erg handig voor het verkrijgen van een zeer hoge algehele versterking, veel haalbaarder dan multipass-versterkers met geometrische opstellingen.