半导体光放大器增益饱和及其开关特性的研究

从理论上研究了行波半导体光放大器的增益饱和特性。由半导体的单模速率方程出发，应用半导体光放大器的传输波动方程，推导了放大器的增益特性表达式。根据半导体光放大器增益饱和特性，研究了开关特性。     

锥形有源条半导体光放大器增益和饱和特性分析

以行波半导体光放大器速度方程为基础，采用传输矩阵方法，对锥形结构半导体光放大器的增益和饱和特性进行理论研究。讨论了不同锥形长度，不同结构时的增益和饱和特性差异。理论研究表明，锥形结构能改善半导体光放大器的偏振灵敏度。在同一锥度下，长锥形长度能提高饱和增益，降低偏振度。在进行半导体光放大器有源条结构设计时要综合考虑锥度及锥形长度的影响，以实现结构优化 。     

半导体光放大器的增益特性和偏振特性

介绍了半导体光放大器的两个重要特性:增益特性和偏振特性。增益特性中,描述了放大器中增益调制现象和增益饱和现象,并介绍了提高半导体光放大器增益的方法。偏振特性中,分析了半导体光放大器增益偏振敏感产生的原因,并列举了低偏振敏感度放大器的实现方法。最后报道了近几年才被注意的半导体光放大器相位偏振敏感特性。     

影响VCSOAs增益饱和特性因素分析

为了改善垂直腔半导体光放大器增益饱和特性,基于其结构上的特点,引入了增益增强因子,修正了边界条件,采用建立腔内光子数与输入信号光功率关系的研究方法,分析了影响垂直腔半导体光放大器增益饱和特性因素。并进行了理论分析和实验论证,取得了影响增益饱和特性的4个关键数据。结果表明,有源区截面积、顶层镜面反射率、抽运功率、自发辐射因子影响着增益饱和特性,优化相关参数,可以将输入饱和功率提高到-2dBm。这一结果对如何改善垂直腔半导体光放大器增益饱和特性是有帮助的。     

半导体光放大器相位补偿特性的研究

本文详细分析了饱和工作状态下的行波半导体光放大器（ＴＷ－ＳＯＡ）的啁啾特性，从理论上证实了利用其增益饱和所引起的自相位调制来对光源啁啾进行相位补偿的可行性，并且发现，对于不同脉宽的入射脉冲，光放大器均能发挥相位补偿的作用，这一特性可用来补偿光源啁啾．     

量子点半导体光放大器的速率方程和增益特性

为了深入研究量子点半导体光放大器(QD-SOA)的特性,建立了量子点半导体光放大器子带导带的三能级系统模型.把系统载流子的速率方程与其他文献采用的速率方程进行了对比优化.通过数值计算得到了瞬态解,并得到载流子在放大器各能级态的浓度分布,验证了量子点中能级分立特性.利用电子和空穴各自的占有几率在基态成一定的线性关系,在稳态下对速率方程求解,得出了量子点半导体光放大器相关的增益特性,以及增益特性与基态电子的占有几率之间的关系.结果表明量子点半导体光放大器具有很高的饱和增益和微分增益,较低的阈值电流等特性.说明量子点半导体光放大器具有比其他体材料和量子阱光放大器更加优异的特性.为光放大器的设计提供了有力的理论指导.     

增益钳制半导体光放大器的静态特性分析

采用增益钳制半导体光放大器 (GC SOA)的时域模型 ,计算并分析了GC SOA的静态特性。分析表明 ,在同样的注入电流下GC SOA较普通SOA的 3dB饱和输出功率有所提高 ,并且在GC SOA的增益饱和之前其增益一直稳定在阈值处。还用外腔反馈的方法构成GC SOA ,并对其静态特性进行实验研究。     

半导体光放大器的超快动态增益特性

提出了一种包括载流子密度脉动(CDP)、载流子加热(CH)和光谱烧孔(SHB)效应在内的半导体光放大器(SOA)的时域动态模型。利用该模型分析了半导体光放大器中的增益饱和、超快增益动态以及光脉冲在增益饱和半导体光放大器中的波形畸变,其中重点考虑了超短脉冲的情况。模拟计算表明,对于10ps量级以下的短脉冲,分析半导体光放大器的动态增益特性时,不能忽略载流子加热和光谱烧孔等带内超快非线性效应的影响。     

垂直腔半导体光放大器的增益特性数值分析

结合垂直腔半导体光放大器(VCSOAs) 的竖直微型腔结构带来的特性,在反射工作模 式情况下,分析了VCSOAs 的增益特性。通过数值求解激光器单模速率方程,给出了增益、饱和输出功率随泵浦光功率、出射腔面反射率的变化,分析了其功率动态范围。得出了提高腔面反射率能使增益得到增长,以及强泵浦光功率能起到平坦增益,增大增益的作用的结论。总结了VCSOAs 设计中的一些规律,以作实际应用中参考。     

基于半导体光放大器交叉增益饱和的波长转换的理论分析

建立了基于半导体光放大器交叉增益饱和的波长转换的理论模型。分别讨论了小信号下波长转换特性和大信号下转换波形的畸变情况。结果表明,半导体光放大器的载流子寿命是导致输出波形畸变的主要因素。     

具有宽带调制特性的SOA的优化设计考虑

基于半导体光放大器（ＳＯＡ）的高频滤波效应，分析了半导体光放大器的偏置电流，微分增益，输入光功率和模场限制因子与半导体光放大器响应速度（载流子密度响应速度）关系，给出了具有高速响应特性的半导体光放大器各参量的优化设计方法。     

带前置光放大器的光接收机灵敏度分析

本文分析了半导体光放大器的噪声特性，并首次推导出带前置光放大器的接收机灵敏度公式。结果表明，除光放大器内增益外，光放大器入射端耦合效率是影响这种接收机灵敏度的主要因素，而且其最佳判电平高于原接收机。     

AlGaInAs-InP材料系1550nm偏振无关半导体光放大器

采用低压金属有机气相外延设备生长并制作了1550nm AlGaInAs-InP偏振无关半导体光放大器,有源区为3周期的张应变量子阱结构,应变量为-0.40%.器件制作成脊型波导结构,并采用7°斜腔结构以有效抑制腔面反射.经蒸镀减反膜后,半导体光放大器的自发辐射功率的波动小于0.3dB,3dB带宽为56nm.半导体光放大器小信号增益近20dB,带宽大于55nm.在1500～1590nm波长范围内偏振灵敏度小于0.8dB,峰值增益波长的饱和输出功率达7.2dBm.     

基于两只半导体光放大器级联结构的多波长光纤激光器

通过数值模拟对两只半导体光放大器(SOA)级联结构的静态增益饱和特性进行了理论研究.在不考虑自发辐射的情况下,分析了注入电流对两只SOA级联结构增益的影响.实验上构建了一种基于两只SOA级联结构的多波长光纤激光器,观测并分析了半导体光放大器的驱动电流和增益带宽对多波长输出结果的影响.在室温下,获得了基本符合ITU-T标准100 GHz的27个波长以上的稳定多波长输出,各信道输出功率不平坦度小于±3 dB,线宽小于0.102 nm,信噪比大于25 dB,总输出功率为1.94 mW,并且与由单只SOA构成的多波长光纤激光器进行了对比.     

行波半导体光放大器的增益饱和及其在解复用技术中的应用

本文通过对行波半导体光放大器增益饱和及其瞬态增益特性的分析，指出了利用半导体光放大器增益饱和快的特点，可使半导体光放大器环路镜实现超高速的解复用功能。     

InGaAsP/InP超辐射集成光源

为提高半导体超辐射器件的输出功率 ,采用直接耦合的方法 ,将超辐射发光管 (SL D)与半导体光放大器 (SOA)单片集成 ,制得了 1.3μm超辐射集成光源 ,其脉冲输出功率为 50 m W,光谱宽度 (FWHM)为 2 8.9nm。通过对放大器增益特性的讨论 ,得出了既能稳定器件性能 ,又可以提高输出功率的有效工作方案。     

单偏振半导体光放大器扫频光相干层析系统

实现了基于单偏振半导体光放大器高速扫频光源的光相干层析系统。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器, 采用傅里叶域锁模结构。偏振相关的半导体光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点, 使得光源仅使用一个放大器即可获得足够的增益谱宽与输出功率。扫频光源输出功率达到32mW左右, 有效扫描频率为45kHz, 输出光谱的中心波长为1326nm, 光谱宽度为115nm。利用系统进行光相干层析成像时, 横向分辨率为9μm, 纵向分辨率为12.9μm左右, 灵敏度为105dB。利用该系统实现了多种生物和非生物样品的光学相干层析成像。     

单偏振半导体光放大器扫频光相干层析系统

实现了基于单偏振半导体光放大器高速扫频光源的光相干层析系统。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器,采用傅里叶域锁模结构。偏振相关的半导体光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点,使得光源仅使用一个放大器即可获得足够的增益谱宽与输出功率。扫频光源输出功率达到32mW左右,有效扫描频率为45kHz,输出光谱的中心波长为1 326nm,光谱宽度为115nm。利用系统进行光相干层析成像时,横向分辨率为9μm,纵向分辨率为12.9μm左右,灵敏度为105dB。利用该系统实现了多种生物和非生物样品的光学相干层析成像。     

AlGaInAs-InP材料系1550nm偏振无关半导体光放大器

采用低压金属有机气相外延设备生长并制作了 1 5 5 0 nm Al Ga In As- In P偏振无关半导体光放大器 ,有源区为 3周期的张应变量子阱结构 ,应变量为 - 0 .4 0 % .器件制作成脊型波导结构 ,并采用 7°斜腔结构以有效抑制腔面反射 .经蒸镀减反膜后 ,半导体光放大器的自发辐射功率的波动小于 0 .3d B,3d B带宽为 5 6 nm.半导体光放大器小信号增益近 2 0 d B,带宽大于 5 5 nm.在 1 5 0 0～ 1 5 90 nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 .8d B,峰值增益波长的饱和输出功率达7.2 d Bm.     

AlGaInAs-InP材料系 1550nm偏振无关半导体光放大器(英文)

采用低压金属有机气相外延设备生长并制作了 1 5 5 0 nm Al Ga In As- In P偏振无关半导体光放大器 ,有源区为 3周期的张应变量子阱结构 ,应变量为 - 0 .4 0 % .器件制作成脊型波导结构 ,并采用 7°斜腔结构以有效抑制腔面反射 .经蒸镀减反膜后 ,半导体光放大器的自发辐射功率的波动小于 0 .3d B,3d B带宽为 5 6 nm.半导体光放大器小信号增益近 2 0 d B,带宽大于 5 5 nm.在 1 5 0 0～ 1 5 90 nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 .8d B,峰值增益波长的饱和输出功率达7.2 d Bm.