SOA动态增益特性的理论和实验研究

提出了SOA有效增益恢复时间的概念，同时推导了有效增益恢复时间的解析表达式.针对SOA在交叉增益调制型波长转换方面的应用，从理论上分析了注入电流、探测光功率、有源区长度对增益恢复时间的影响，实验测量了不同条件下SOA的增益恢复时间，实验结果与理论计算结果相符合. 关键词： 半导体光放大器 增益恢复时间 全光波长转换器     

光电子技术与器件 光放大、控制与器件

TH722．32 2005042947 SOA动态增益特性的理论和实验研究=Experimental and theoretical study on gain dynamics of SOA[刊,中]／董建绩 (华中科技大学光电子工程系,湖北,武汉(430074)),张新亮…／／物理学报,-2005,54(2),-763-767 提出了SOA有效增益恢复时间的概念,同时推导了有效增益恢复时间的解析表达式。针对SOA在交叉增益调制型波长转换方面的应用,从理论上分析了注入电流、探测光功率、有源区长度对增益恢复时间的影响,实验测量了不同条件下SOA的增益恢复时间,实验结果与理论计算结果相符合。图7参8(杨妹清)     

全光波长变换器消光比特性的理论研究

半导体光放大器（SOA）是具有优良非线性效应的光子器件，在光开关、波长变换、光逻辑运算中有重要的应用。从SOA载流子的速率方程和耦合波方程出发，建立了基于SOA的交叉增益调制波长变换理论模型，并利用分段模型分析方法，对SOA的交叉增益调制波长变换的消光比特性进行了详细的研究。研究结果表明，适当增大信号光功率、减小探测光功率并选择合适的波长差和SOA长度，可以有效地提高传输信号的消光比。     

半导体光放大器中垂直双抽运四波混频效应的理论研究

建立了输入信号光偏振方向任意情况下的半导体光放大器(SOA)中 垂直双抽运四波混频(FWM)效应的完整宽带理论模型. 以基于SOA的垂直双抽运FWM型全光波长转换器为例, 通过数值模拟的方法, 理论研究了输入信号光与两抽运光功率、两抽运光与信号光之间的波长失 谐量和输入信号光偏振方向等工作参数对SOA的垂直双抽 运FWM效应及基于SOA的垂直双抽运FWM型波长转换器特性的影响.     

基于XGM的SOA波长变换器噪音特性分析及优化设计

利用动态载流子恢复时间可以精确模拟基于交叉增益调制的SOA全光波长变换器的饱和增益效应,本文将SOA分段ASE噪音功率和分段动态模型结合,得到沿长度分布的ASE噪音功率,并讨论了偏置电流、泵浦光和探测光的波长、功率、SOA长度对消光比和信噪比的影响理论计算结果表明,大的偏置电流有利于提高消光比和信噪比;对于一定的输入波长,相对较大的泵浦光和相对较小的探测光变换效果好;SOA的长度存在最佳值.     

半导体光放大器中光波传输特性研究

根据半导体光放大器(SOA)载流子速率方程和光波在SOA内的传输方程,采用分段的方法计算出光波功率和相位与载流子浓度的关系公式。在泵浦光输入功率分别为5mW和15mW情况下通过仿真得到泵浦光输出波形和归一化转换光波形,其中归一化转换光的波形变化可间接体现不同泵浦光输入功率对SOA内载流子浓度的影响。分析了泵浦光波长和SOA注入电流对探测光的归一化输出、相位和频率啁啾产生的影响。结果表明,随着泵浦光波长的增加,探测光的三种光波特性曲线逐渐趋于平缓。注入电流将会直接影响到SOA的载流子浓度,以此对探测光的输出产生影响,注入电流越大,探测光的频率漂移越远。     

半导体光放大器增益及发光特性的理论研究

半导体光放大器(SOA)的非线性特性在光开关、波长变换、光逻辑运算中有重要的应用.研究了注入电流、入射光波长及SOA有源区长度对SOA增益和发光功率的影响.数值模拟结果表明:注入电流的增加,会引起载流子浓度的增加,且使SOA增益趋于饱和的速率加快;不同的SOA模型存在一个最佳输入光波长,在此波长附近有较好的增益特性;加长半导体光放大器有源区长度可获得更大增益,同时提高了器件的响应速率.     

基于单个半导体光放大器的高速多功能逻辑门

采用半导体光放大器(SOA)中的非线性效应可以实现多种多样的高速全光信号处理. 利用SOA的非线性效应(包括四波混频、交叉增益调制、瞬态交叉相位调制等)实现了多种功能的逻辑运算,包括“与”、“或非”、“同或”、“或”和“非”. 由于SOA用于全光信号处理的调制速率受到增益恢复时间较慢的限制而无法实现高速的信号处理,在SOA后面级联一个带宽为0.32nm的失谐滤波器可以提高SOA的工作速率,仅用一个SOA实现了40Gbit/s的多功能逻辑门. 关键词： 半导体光放大器 全光逻辑门 瞬态交叉相位调制     

基于光子晶体的量子点半导体光放大器波长转换特性

量子点半导体光放大器(QD-SOA)具有皮秒级的增益恢复时间和超快的载流子浓度恢复等特点,光子晶体(PC)与QD-SOA结合后具有强非线性效应、低吸收损耗、高功率传输和低功耗等优点。研究了光子晶体-量子点半导体光放大器(PC-QDSOA)的波长转换特性,详细分析了最大模式增益、泵浦光功率、探测光功率、有源区长度对PC-QDSOA波长转换Q因子的影响及注入电流、泵浦光功率、探测光功率、有源区长度与PC-QDSOA波长转换消光比的关系,并将PC-QDSOA仿真结果与QD-SOA的仿真结果进行比较。结果显示PC-QDSOA的Q因子和消光比的数值总是大于QD-SOA,说明PC-QDSOA比QD-SOA的输出信号质量更好,信号传输效率更高,转换性能更优越。研究结果对PC-QDSOA的应用具有一定的指导意义。     

半导体光放大器的稳态增益饱和特性

高速全光逻辑门是实现光分组交换、光计算和未来高速大容量光传输的关键器件,近年来受到广泛的关注。半导体光放大器（SOA）因为具备体积小、工作波长范围宽、响应时间短及良好的非线性特性等优点,成为研制高速全光逻辑器件的首选。采用分段模型分析了SOA的稳态增益饱和特性,通过数值求解载流子速率方程和光传输方程对其特性进行了仿真实现。结果表明,SOA在入射光功率不同时会表现出明显的非线性;在一定范围内增加光功率,SOA增益持续增加,继续增加入射光功率,SOA逐渐进入饱和吸收状态,增益反而降低。     

100Gb/s归零码信号的2R再生

本文提出了基于半导体光放大器(SOA)中的瞬态交叉相位调制(T-XPM)效应与交叉增益压缩(XGC)效应的全光2R再生方法, 同时研究了SOA中的T-XPM效应获得反逻辑码信号以及XGC 效应光开关门的特性, 实现了100 Gb/s归零码(RZ)信号的2R再生, 接收机灵敏度提高了1.7-2 dB; 对该方案中的反逻辑码对于再生效果的影响进行了量化研究, 并在C波段范围内研究了该再生方案的再生效果, 实现了覆盖1535-1555 nm的全光2R再生.     

Comparative analysis of the effects of internal lasing oscillation and external light injection on semiconductor optical amplifier performance

One of the key differences of a semiconductor optical amplifier (SOA) with internal lasing oscillation (ILO) from a SOA with external light injection (ELI) lies in a carrier-sharing mechanism. Since the internal lasing mode shares the same pool of carriers with the signals, the carriers (or photons) withdrawn from the circulating laser mode speed up the gain recovery. On the other hand, the external light injected into the SOA shortens the carrier recovery time through optical pumping without any carrier sharing involved. To find out a better scheme, we have made a comparative investigation on the effects of the ILO and ELI on the SOA performance. It turns out by way of simulation that the ELI scheme provides faster gain recovery, shorter carrier lifetime, and higher saturation power when the external injection power is higher than the internal lasing power. The performance enhancement is not so pronounced with the carrier-sharing mechanism, as the internal lasing mode itself gives rise to severe longitudinal spatial hole burning (LSHB). Nevertheless, the ILO scheme is preferable for linear-amplification applications. We also examine the use of the ELI for low-crosstalk optical amplifiers. It is found that the ELI scheme does not bring in a very strong resonance peak in the crosstalk, which appears in a SOA with ILO due to relaxation oscillations of the lasing mode. In comparison to the ILO in SOAs, the ELI into SOAs is likely to leave more optical gain for multi-channel amplification without any sacrifice on the crosstalk.     

增益半导体光放大器的特性

为满足半导体光放大器（SOA）在光纤到户FTTH系统接入网中的广泛应用,提出了基于光纤光栅外腔反馈型GC-SOA结构的全光增益机制,窄线宽激光光源经可变衰减器、隔离器和光纤光栅注入到SOA中,SOA的输出光经隔离器和光纤光栅送至光谱分析仪,通过光纤光栅反馈输入SOA形成钳制激光。对GC-SOA的阈值特性、增益特性及开关特性进行分析,结果表明:当注入电流小于GC-SOA的阈值电流时,增益随注入电流的增加而增加;当注入电流大于GC-SOA的阈值电流后,其增益不再随注入电流的变化而变化,实现了SOA的增益稳定,使SOA的饱和输出功率得到了提高。     

A self-consistent model for a SOA-based fiber ring laser including the mode-locked pulse properties

In this paper, we present a self-consistent model of an optically mode-locked semiconductor fiber ring laser. The fiber laser uses a semiconductor optical amplifier (SOA) as the gain medium, while mode-locking is achieved by its gain modulation, via an external optical pulsed signal. We solved the model analytically developing a novel technique, where we have assumed double saturation of the SOA by both the mode-locked and the externally introduced pulsed signal. The study revealed the locus of the laser parameters to achieve mode-locking. In particular, it was found that SOA gain and energy of the externally introduced signal are two critical parameters that must simultaneously set properly for exact mode-locking. Another outcome of our analysis is that the study of the chirp parameter should be carried out keeping the nonlinear terms of the SOA gain. We have also investigated a slightly detuning regime of operation that revealed a fast change of the mode-locking process.     

半导体光放大器超快折射率变化动态特性的研究

建立了分析半导体光放大器（SOA）飞秒量级超快动态特性的数值模型,考虑了增益色散以及群速度色散,能更精确地反映飞秒级超短脉冲经过SOA时的传输特性.基于该模型,可以分析由载流子密度脉动以及载流子加热对折射率变化的影响.同时,也考虑了不同的工作条件以及SOA的结构参数对折射率的影响.理论分析和模拟实验为优化SOA的结构、改善SOA飞秒量级超高速动态特性提供了理论指导. 关键词： 半导体光放大器 折射率动态特性 增益色散 群速度色散     

双波长数据包并行缓存

以半导体光放大器为非线性元件的双环耦合全光缓存器(DLOB)为基础,实现了速率为2.5 Gb/s双波长数据的并行缓存.不同波长光信号合成后的功率随机波动,导致由半导体光放大器交叉相位调制产生的相位差随机波动.在考虑吸收损耗的情况下,对常用的半导体光放大器增益特性曲线进行了修正并与实测值拟合,得到了更为准确的增益特性曲线.在此基础上进行了理论分析,提出了通过调节控制光功率到最佳点以便减小相位差波动的方法.     

基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换啁啾特性的分析

对基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换后信号的啁啾特性进行了分析。研究了输入信号光和参考光和功率、波长、转换速率、信号光消光比以及半导体光放大器的偏置电流对转换后信号啁啾的影响。