Оптические квантовые усилители (ОКУ) предназначаются для усиления сигналов лазерного излучения, увеличения избирательности приемных устройств и их чувствительности за счет уменьшения коэффициента шума и подавления посторонних сигналов.
Оптические квантовые усилители могут быть сконструированы или в виде усилителя бегущей волны, или в виде усилителя с объемным резонатором. Оптический квантовый усилитель с объемным резонатором подобен по своей конструкции генератору на лазере, но в ОКУ величина обратной связи меньше. Оптический квантовый усилитель бегущей волны конструктивно подобен генератору на лазере с рубиновым стержнем с той лишь разницей, что концы рубинового стержня у ОКУ не посеребрены.
Принятый сигнал, проходя фильтр (см. рис.), поступает на усилитель, который усиливает сигнал до необходимого значения. Обычно при стабильной работе усиление ОКУ бегущей волны примерно равно 4 (6 дб). Для получения усиления 103—105 (30—60 дб) усилители бегущей волны собираются в секции из 7—10 однокаскадных усилителей, каждый из которых разделяется однонаправленными изоляторами (гираторами).
Блок-схема устройства усиления излучений лазера с помощью ОКУ
Гираторы пропускают излучение лазера только в одном направлении, препятствуя прохождению луча с выхода на вход. Гираторы исключают возможность самовозбуждения ОКУ из-за многократных отражений колебаний от концов рубиновых стержней. Очень важным достоинством оптических квантовых усилителей является то, что они позволяют в значительной степени устранить фоновые засветки от звезд, Солнца, Луны и других небесных тел. Усилители усиливают только те сигналы, частота которых равна или очень близка к собственной частоте ОКУ и только в том случае, когда излучение передающих лазеров с большой точностью направлено на антенные устройства приемников. Кроме того, использование ОКУ позволяет применять фильтры, которые недопустимо сильно (для оптических приемников без ОКУ) ослабляют полезный сигнал. Понижаются требования и к затуханию полезного сигнала в антеннах приемного устройства.