半导体前置光放大器的设计和制作要点

介绍了用于接收端探测器前置放大的半导体光放大器的核心设计要点及其与普通半导体激光器在实际制作中的几个不同点。半导体前置光放大器的设计核心是如何抑制其中的自发辐射并被伴随放大的噪声,对于边入射型的器件还要考虑其增益偏振相关性的消除。半导体光放大器一般具有少阱和低光场限制因子的长增益区结构,在这点上它与高速直调半导体激光器有着最大的区别。     

半导体光放大器的增益透明电流测量方法研究

半导体光放大器(SOA)作为全光集成器件的核心,在全光通信和光纤传感等领域中具有重要的应用前景。值得关注的是,半导体光放大器的材料增益透明决定了它的快慢光过渡点和信号增益的起始点,因此准确测量其材料增益透明对应的注入电流,对于SOA的全面应用具有重要意义。提出了一种测量SOA材料增益透明电流的方法,并深入分析了其特点。依据材料增益透明时SOA的输出功率与入射光偏振无关的特性,实验测量了不同输入光功率条件下,入射光偏振态对输出功率影响最小时,SOA的注入电流。利用上述方法,准确地测量出给定波长输入待测SOA的增益透明电流为155mA。该方法为实现其他类型任意波长注入时SOA增益透明电流的测量提供了参考,为其全面应用奠定了基础。     

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。     

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。     

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。     

级联EDFA系统中偏振相关增益特性的研究

掺铒光纤放大器的偏振相关增益是导致放大器增益不平坦的一个重要原因,进而影响长距离光纤通信系统、长距离光纤传感系统的信号质量.本文从理论模拟角度研究了级联掺铒光纤放大器的偏振相关增益对光纤中所传输通信光信号的影响.重点研究了掺铒光纤非均匀展宽情况下,偏振相关增益受传输信号功率、信道个数、级联EDFA个数、等因素的影响,并给出了定性结论.     

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。     

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.     

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 。     

低偏振灵敏度半导体光放大器

报道了基于混合应变量子阱材料的半导体光放大器 (SOA)。利用张应变量子阱加强了TM模的增益 ,使之接近TE模的增益 ,从而使SOA的偏振灵敏度大为降低。在 150mA的偏置下 ,获得了 2 4dB的小信号增益和 1dB的偏振灵敏度。     

量子阱半导体光放大器的增益偏振相关性研究

应用能带计算理论,研究了张应变量大小、量子阱厚度对量子阱半导体光放大器(SOA)中的增益偏振相关性的影响.采用张应变量子阱为有源区,设计了增益偏振无关的1.55 μm的SOA,它可以在较宽的载流子浓度范围、较宽的光波长范围内满足增益对偏振的不灵敏要求.另外,还采用混合应变量子阱为有源区,设计了增益偏振无关的1.31μm的SOA.     

基于半导体光放大器的波长转换新方案研究

分别对基于半导体光放大器(SOA)的交叉相位调制(XPM)型和交叉增益调制(XGM)型波长转换器提出了改进的新方案。采用非对称的马赫-曾德干涉仪(MZI)结构,实现了速率为10 Gb/s转换范围达40nm的XPM波长转换;利用SOA中的交叉偏振调制(CPM)效应,在XGM波长转换器中引入偏振控制结构,大大改善了转换性能,并在同一个波长转换器中实现了正反相的波长转换。     

半导体光放大器的光-光互作用及在全光信号处理中的应用(Ⅰ)

半导体光放大器(SOA)中非线性系数约为普通光纤的109倍,为光子晶体光纤的107倍.有4种光-光互作用,即交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制和四波混频,可以灵活地组成各种光信号处理器件,如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器,正成为整个光信号处理的基础.介绍了这些技术的同时,分析当前应用的制约因素,指出半导体光放大器集成是下一步发展的必然趋势.     

半导体光放大器的光-光互作用及在全光信号处理中的应用(Ⅱ)

半导体光放大器(SOA)中非线性系数约为普通光纤的109倍,为光子晶体光纤的107倍.有4种光-光互作用,即交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制和四波混频,可以灵活地组成各种光信号处理器件,如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器,正成为整个光信号处理的基础.介绍了这些技术的同时,分析当前应用的制约因素,指出半导体光放大器集成是下一步发展的必然趋势.     

椭圆极化天线增益的测试方法

从比较法测量天线增益的基本原理及极化椭圆方程出发,经过理论推导及分析,得到一种在现有测试条件下简单准确的测试椭圆极化天线增益的方法,并通过对椭圆极化的特例（线极化和圆极化）的分析验证了这种方法的正确性。     

X型极化分集系统中天线互耦效应分析

极化分集系统的分集增益性能受天线阵元间互耦因素的影响很大。为了探究存在互耦效应时天线分集增益与阵列夹角之间的关系,首先基于天线基本理论,推导出X型极化分集阵列互耦阻抗、空域相关性以及平均功率比等参数的显性数学表达式,并据此详细研究存在阵列耦合时,X型极化分集系统分集增益性能随阵列排布夹角而改变的变化趋势。理论分析与计算机数值仿真结果皆表明:引入阵列互耦效应后,X型极化分集阵列的分集增益性能优于不计互耦效应时的阵元夹角范围,将随着交叉极化鉴别度的增大而增大。鉴于实际通信环境大多处于较高交叉极化鉴别度值的情形,故此研究结果可为多输入多输出(MIMO)系统小型化设计提供重要的理论及数值分析参考。     

抗反膜设计改善半导体光放大器偏振不灵敏性的理论研究

通过理论分析和计算表明,适当地增加反射率,在同样的工作电流下,半导体光放大器(SOA)的增益将有所增大。合理地调节抗反膜的折射率和厚度,可以使TM模的反射率R_(TM)在一段波长范围内大于TE模的反射率R_(TE)。这样的反射率分布可以相对提高TM模的增益,在一定程度上改善SOA的偏振不灵敏性。通过抗反膜的设计来辅助解决偏振不灵敏的问题,可以使SOA在有源区和波导设计中获得更大的灵活性,更好地兼顾其他的性能要求。