行波半导体激光放大器

论述行波半导体激光放大器(TW—SLA)的基本原理、结构和性能,对它在光纤通信中的应用及发展前景作了较全面的分析。     

准行波半导体光放大器的简化模型

从理论上提出了一个针对准行波半导体光放大器(TWSOA)的简化功率行波方程模型.通过数值分析给出了简化模型的适用范围.结果表明:在放大器两个端面反射率均小于10-3时,简化模型的计算相对误差不超过5%,而这也是简化模型的适用范围;放大器的工作点离阈值越远,则简化模型的计算相对误差也越小,反之则越大;在适用范围内,简化模型在计算效率上最多可以比原始模型提高30%左右.     

行波半导体光放大器中饱和参量表达式的修正

根据行波半导体放大器中载流子复合的实际过程，对放大器饱和参量的表达式作了适当的修正。     

1.3μm高增益偏振无关应变量子阱半导体光放大器

采用低压金属有机化学气相外延法 (LP MOVPE)生长并制作了 1 3μm脊型波导结构偏振无关半导体光放大器 (SOA) ,有源区为基于四个压应变量子阱和三个张应变量子阱交替生长的混合应变量子阱 (4C3T)结构 ,压应变阱宽为 6nm ,应变量 1 0 % ,张应变阱宽为 11nm ,应变量 - 0 95 % ;器件制作成 7°斜腔结构以有效抑制腔面反射。半导体光放大器腔面蒸镀Ti3 O5/Al2 O3 减反 (AR)膜以进一步降低腔面剩余反射率至 3× 10 -4以下 ;在 2 0 0mA驱动电流下 ,光放大器放大的自发辐射 (ASE)谱的 3dB带宽大于 5 0nm ,光谱波动小于 0 4dB ,半导体光放大器管芯的小信号增益近 30dB ,在 12 80～ 1340nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 6dB ,饱和输出功率大于 10dBm ,噪声指数 (NF)为 7 5dB。     

1.55μm张应变InGaAsP/InGaAsP量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的优化设计

优化设计了 1.5 5 μm In Ga As P/In Ga As P张应变量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的结构 .利用 k· p方法计算了多量子阱的价带结构 ,计算中考虑了 6× 6有效质量哈密顿量 .从阱宽、应变、注入载流子密度等方面计算了量子阱模式增益的偏振相关性 .     

1.55μm张应变InGaAsP/InGaAsP量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的优化设计

优化设计了1.55μm InGaAsP/InGaAsP张应变量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的结构.利用k*p方法计算了多量子阱的价带结构,计算中考虑了6×6有效质量哈密顿量.从阱宽、应变、注入载流子密度等方面计算了量子阱模式增益的偏振相关性.     

半导体激光放大器中超短光脉冲放大过程的研究

本文对超短光脉冲在半导体激光放大器内的放大过程进行理论和实验研究，首次推导出描述这一瞬态变化过程的一系列方程组，并利用方程组进行了数值模拟求解，最后给出与理论相一致的实验结果。     

低偏振灵敏度行波半导体光放大器的实验研究

本文报导了一种具有低偏振灵敏度的行波半导体光放大器。通过有效地设计放大器的端面增透膜系，使得端面残余反射率低于１０－４，从而获得低于２ｄＢ的偏振灵敏度。     

1.55μm多量子阱行波光放大器

介绍了1.55μm波段的多量子阱(MQW)行波式半导体激光放大器的制备及其特性的测量.其测量结果.在注入脉冲电流条件下.内增益为20dB.饱和输出峰值功率为40mW.     

1.55μm波段低偏振灵敏度半导体光放大器

研制了１．５５μｍ波段低偏振灵敏度的半导体光放大器（ＳＯＡ）．其有源区材料采用张应变和压应变交替排列的混合应变量子阱结构,由ＭＯＣＶＤ生长．张应变量子阱加强了ＴＭ模式的增益,改善了ＳＯＡ的偏振灵敏度．腔长为４００μｍ的单端耦合ＳＯＡ,在１６０ｍＡ偏置下,增益大于１６ｄＢ,偏振灵敏度约为１．８ｄＢ．     

1.3μm InGaAsP激光器无偏置增益调制产生ps光脉冲

本文通过求解非线性速率方程分析了半导体激光器增益调制产生ps光脉冲的动力学过程。用自制的双雪崩脉冲发生器产生的短电脉冲无偏置直接驱动InGaAsP激光器获得15ps(FWHM)光脉冲。     

半导体光放大器啁啾特性分析

改进了分析行波半导体光放大器啁啾特性的理论模型,其中考虑了有限的端面反射率和自发辐射。理论研究表明,这些因素的引入将减小光放大器附加到放大光脉冲上的非线性频率啁啾。     

1.55μm偏振不灵敏光放大器结构材料的生长

采用张应变量子阱结构,生长了光放大器材料。利用宽接触激光器TE和TM模的输出功率曲线判断并调整量子阱材料的应变量,得到了偏振灵敏度较低的光放大器结构。     

半导体光放大器对超短光脉冲频谱特性的影响

为进一步理解半导体光放大器工作的物理本质,从速率方程出发,采用分段模型数值分析了超短光脉冲经SOA后的输出频谱和由SOA产生的附加啁啾特性。结果表明：SOA引起的附加啁啾是与SOA的偏置电流、初始信号脉冲的波长、脉冲形状、峰值功率以及脉冲宽度等因素有关;对应的输出脉冲的频谱形状也与上述因素密切相关。     

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。     

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．     

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。     

TOAD中半导体光放大器的动态增益响应及光脉冲研究

讨论了太赫兹光非对称解复用器中半导体放大器（ＳＯＡ）对具有不同能量和脉宽的控制脉冲的动态增益响应，研究了不同的逆时针信号脉冲和控制脉冲时延的民政部下通过ＳＯＡ后的地针信号脉冲的功率和相位变化。     

垂直腔半导体光放大器增益的理论分析

针对研究增益饱和时,现有的垂直腔半导体光放大器(VCSOA)速率方程模型在确定输入信号的功率注入因子方面存在难题,根据法布里-珀罗腔边界条件,从行波方程和与位置相关的载流子方程出发,引入随轴向位置发生变化的增益增长因子刻画微腔内的驻波效应,构建出VCSOA的增益模型。利用该模型通过求方程的自洽得到了腔内载流子、光子的分布,并分析了反射增益,其结果与已报道的理论及实验基本一致。     

半导体激光放大器非稳态理论及数值解

本文对半导体激光放大器的非稳态过程进行理论分析,给出了描述半导体激光放大器非稳态过程的一系列方程组,并对半行波半导体激光放大器的超短光脉冲响应及开关特性进行了数值求解。