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。     

半导体光放大器增益饱和特性的研究

在理论上研究了行波半导体光放大器的增益饱和特性，并从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。从中得出：当放大器的输出功率为饱和输出功率时，信号增益相对于不饱和增益降低４．３４ｄＢ。     

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。     

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.     

增益饱和的半导体激光放大器响应特性研究

详细讨论了行波半导体激光放大器工作在饱和状态时，入射脉冲的脉宽和放大器工作状态对放大脉冲的形状和频谱的影响，有利于更好地利用增益饱和的光放大器的非线性特性对光信号进行相位补偿。     

半导体行波光放大器

光通信的发展促进了光放大器的研究,半导体行波光放大器目前看来是最有前途的光放大器,因为它结构简便,需要外加的功率小,频带十分宽。本文首先讨论在半导体光放大器两端的防反射膜问题;其次讨论放大器的性能,如增益性能饱和、噪声、增益受偏振的影响;接着讨论放大器在使用中的问题:作为光接收机的前置放大器、级联使用问题和作为光纤通信系统中的中继器问题;最后,文中提出光放大器目前的改进方向及远景研究问题。     

高增益偏振不灵敏InGaAs/InP体材料半导体光放大器

采用三元InGaAs体材料为有源区，通过直接在InGaAs体材料中引入0．20％张应变来加强TM模的增益，研制了一种适合于作波长变换器的偏振不灵敏半导体光放大器(SOA)。在低压金属有机化学气相外延(LPMOVPE)的过程中，只需调节三甲基Ga的源流量便可获得所要求的张应变量。制作的半导体光放大器在200mA的注入电流下，获得了50nm宽的3dB光带宽和小于0．5dB的增益抖动；重要的是，半导体光放大器能在较大的电流和波长范围里实现小于1．1dB的偏振灵敏度。对于1．55gm波长的信号光，在200mA的偏置下，其偏振灵敏度小于1dB，同时获得了大于14dB光纤到光纤的增益，3dBm的饱和输出功率和大于30dB的芯片增益。用作波长变换器，可获得较高的波长变换效率。进一步提高半导体光放大器与光纤的耦合效率，可得到性能更佳的半导体光放大器。     

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。     

基于非线性放大环镜的全光开关特性研究

采用掺铒光纤放大器(EDFA)和高非线性色散位移光纤(HNL—DSF)组成非线性放大环镜(NALM)，利用掺铒光纤放大器的高增益系数和高非线性色散位移光纤的光学克尔效应构造全光开关，实现脉冲整形和消除干扰噪声。采用分布傅里叶法分析了高非线性色散位移光纤的群速度色散(GVD)对非线性放大环镜开关特性的影响，讨论了掺铒光纤放大器的增益系数、增益饱和特性以及耦合器的耦合比等因素的影响，研究了入射光为高斯脉冲的情况下，非线性放大环镜与入射光信号强度相关的放大滤波特性。通过优化非线性放大环镜的各项参数，可以在实现高开关效率的同时，降低对开关功率的要求，对峰值功率低于1mW的超短脉冲进行Tbit／s量级的开关操作，从而适用于超高速大容量光通信系统中。     

改善超短脉冲在光纤环形镜中传输特性

文章研究了构成光纤环的色散渐减光纤三阶色散分别为正、负以及忽略三阶色散情况 下,超短脉冲在光纤环中的传输特性,通过比较发现脉冲内拉曼散射与负的三阶色散相互作用更有利于飞秒脉冲的传输与压缩,从而使飞秒光脉冲在环形腔中的传输特性得到极大改善。     

非线性光环镜在光通信系统中的新应用

非线性光环镜(NOLM)以其独特的优点,被广泛应用于光通信系统中.文章阐述了非线性光环镜的基本原理,主要介绍了应用NOLM作为光判决单元、多波长可调谐掺铒光纤激光器的增益均衡器以及2R中继器等在高速光通信系统中的新应用,分别分析了它们特点和发展状况.     

Time-domain modeling of semiconductor optical amplifiers for OTDMapplications

An advanced time-domain dynamical model for the investigation of semiconductor optical amplifiers (SOA) is presented. The model accounts for the ultrafast gain dynamics, the gain saturation and the gain spectral profile. It is also suitable for analyzing the amplifier in a system environment. As an example the model is used to investigate the gain dynamics of an SOA as well as the characteristics of an interferometer switch semiconductor laser amplifier in a loop mirror (SLALOM). Good agreement between modeling and experiment is shown. The model can be applied to the investigation of other optically time-division multiplexed (OTDM) applications, too     

光纤环形镜在光纤通信中的应用

介绍了光纤环形镜的工作原理,讨论了近年来其在高速光开关,波分复用器以及特性测量等领域的若干应用研究.     

高速光纤网络中的超短光脉冲产生技术

文章综述了高速光纤网络中的超短光脉冲产生技术及其进展,讨论了实现高效率脉冲压缩的途径,介绍了作者利用阶梯色散渐减光纤环镜代替色散渐减光纤环镜的光脉冲压缩方法的研究成果.数值计算表明,该方法的压缩效果与色散渐减光纤环镜的压缩效果基本一致,解决了色散渐减光纤制作和选择困难的问题,给系统设计带来了方便.     

Long wavelength vertical-cavity semiconductor optical amplifiers

This paper overviews the properties and possible applications of long wavelength vertical-cavity semiconductor optical amplifiers (VCSOAs). A VCSOA operating in the 1.3-μm wavelength region is presented. The device was fabricated using wafer bonding; it was optically pumped and operated in reflection mode. The reflectivity of the VCSOA top mirror was varied in the characterization of the device. Results are presented for 13 and 12 top mirror periods. By reducing the top mirror reflectivity, the amplifier gain, optical bandwidth, and saturation output power were simultaneously improved. For the case of 12 top mirror periods, rye demonstrate 13-dB fiber-to-fiber gain, 0.6 nm (100 GHz) optical bandwidth, a saturation output power of -3.5 dBm and a noise figure of 8.3 dB. The switching properties of the VCSOA are also briefly investigated. By modulating the pump laser, we have obtained a 46-dB extinction ratio in the output power, with the maximum output power corresponding to 7-dB fiber-to-fiber gain. All results are for continuous wave operation at room temperature     

色散渐减光纤环形镜的一种改进方法

提出了一种由常规光纤和色散渐减光纤构成的新的非线性光纤环形镜(NOLM)。研究了该结构的动力学特性，并与色散渐减光纤(DDF)构成的环形镜进行了比较。数值结果表明，该类型光纤环形镜能产生无基座高品质超短光脉冲，压缩脉冲的啁啾小，在脉冲中心处呈线性，而且获得的脉冲能在无损耗的常规光纤中长距离稳定传输。压缩脉冲的压缩因子和基座能量与输入脉冲的初始脉宽和峰值功率有关，当输入脉冲的宽度增加时，所需的光纤长度变长，压缩因子和基座能量有所下降；当输入功率增加时，所需光纤长度变短，压缩因子和基座能量增加。研究结果还显示，在较大的输入脉冲峰值功率范围内，当脉冲获得最佳压缩时，与色散渐减光纤环形镜相比，新的光纤环形镜所用光纤长度短，压缩因子高。