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.     

行波半导体光放大器的偏振特性研究

以有源法布里－珀罗谐振腔的增益特性为基础，研究了行波半导体光放大器的偏振特性。对行波半导体光放大器的偏振灵敏度与端面反射率、增益系数、光场限制因子等诸因素之间的关系进行了理论分析和实验研究。在此基础上，讨论了改善行波半导体光放大器偏振灵敏度的若干方法，并提出了新的偏振不灵敏行波半导体光放大器结构。     

半导体光放大器引起的串扰及其抑制技术

由于半导体光放大器(SOA)的增益饱和效应,在波分复用系统中.每个信道的增益受到复用的其它信道的影响.SOA引起的各信道之间的串扰严重限制了其应用.理论研究了SOA增益饱和效应引起的信道间串扰.数值模拟了多路信道复用时系统的误码率随复用信道数和光功率的变化情况,发现随着复用信道数的增加SOA增益饱和引起的信道间串扰越来越严重.对SOA中串扰的抑制方法进行了理论和实验研究.数值模拟发现连续光注入可以抑制输出功率的波动,从而减小误码率,当复用10个信道时,连续光注入可以使功率代价减小2 dB;实验验证了两信道的40 Gb/s系统中,注入连续光可以减少SOA引起的信道间串扰.     

半导体激光器非线性失真的理论和实验研究

对半导体激光器的非线性失真进行了理论分析，得出了计算二阶失真和三阶失真的理论公式，实验验证了理论结果，并发现国产ＤＨ－ＧａＡｌＡｓ半导体激光器的二阶失真严重，而三阶以上的失真却可以忽略。     

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。     

光纤和半导体光放大器的非线性过程噪声特性的一致性研究

提出一种在光信号上叠加正态分布研究随机扰动的方法,分别研究了光纤中的拍信号演化和SOA中的光脉冲演化。光纤与SOA分别是无源器件和有源器件,在这两种不同元件中,光信号的传输是两种完全不同的过程。得到了随机扰动对这两种不同过程中光信号传输的影响,计算了输出相对标准差。结果表明,该方法在研究非线性过程及其相关的全光信号处理中,可用于讨论器件或系统的噪声特性,从而研究输出光脉冲的噪声特性。     

基于半导体光放大器的慢光研究

根据半导体光放大器中四波混频效应产生的等效折射率光栅理论,利用调制折射率和载流子寿命的物理现象模型推导并分析了信号光延时量与半导体光放大器注入电流、泵浦光入射功率、泵浦光与信号光的频率失谐量之间的定量关系,并采用半导体光放大器分段模型的方法进行了数值模拟.相比于目前从降速因子的角度定性分析频率失谐量对延时效果影响的方法...     

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。     

利用色散管理抑制半导体光放大器引起的信道间串扰

理论研究了半导体光放大器增益饱和效应引起的信道间串扰,数值模拟了多路信道复用时系统的误码率随复用信道数和光功率的变化情况,发现随着复用信道数的增加,半导体光放大器增益饱和引起的信道间串扰越来越严重.对利用色散管理技术抑制半导体光放大器引起的信道间串扰进行了实验研究,实验验证了信号色散补偿之前用半导体光放大器放大可以抑制半导体光放大器引起的信道间串扰.结果表明,采用先放大后色散补偿这种新的色散补偿方案,可以有效抑制半导体光放大器引起的信道间串扰.     

基于半导体光放大器交叉偏振调制的波长转换理论研究

在半导体光放大器中,采用由张应变引起的自身双折射理论模型对交叉偏振调制型全光波长转换器的波长转换特性进行了数值研究,并对数值结果与相关实验进行了对比。结果表明:通过调节系统参量,可以实现同相或反相波长转换;同相和反相波长转换时输出的信号啁啾、消光比和眼图具有不同特性;随着数据传输速率的增加,输出信号的眼图张开度减小,啁啾变大。     

基于半导体光放大器的可调谐多波长光纤激光器

报道了一种新型环形腔可调谐多波长光纤激光器,腔内以半导体光放大器为增益介质,利用高双折射光纤构成的高双折射环形镜的滤波特性,在室温下,获得了基本符合ITU-T标准100GHz的17个波长以上的稳定多波长输出.各信道峰值功率差小于6 dB,线宽小于0.102 nm,信噪比大于25 dB.通过调节高双折射环形镜内的偏振控制器状态实现了这一组波长整体在50GHz范围内连续可调谐.并利用实验方法,对该光纤激光器应用于掺铒光纤放大器对多信道放大性能测试的可行性进行了初步探讨.     

基于半导体光放大器进行光标签提取的性能分析

利用半导体光放大器增益饱和数学模型,第一次分析了基于单个半导体放大器进行光标签提取的节点性能.通过对半导体光放大器的参量分析和优化,仿真显示,对于标签速率2.5 Gb/ s 、净荷速率40 Gb/s 的光分组包,提取的标签消光比可达到13 dB.     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

基于半导体光放大器的光脉冲压缩方案的研究

对一种基于半导体光放大器(SOA)和普通单模光纤的光脉冲压缩方案进行了理论分析和实验验证.建立了该方案的理论分析模型,并在此基础上数值模拟了光脉冲的传播过程.计算结果表明,通过合理选取单模光纤的长度,可使50 ps光脉冲压缩到5 ps.实验表明利用普通单模光纤群速度色散导致的脉冲啁啾抵消SOA自相位调制引起的脉冲啁啾,实现了色散补偿及脉冲压缩.     

基于半导体光放大器的暗脉冲的产生

采用基于半导体光放大器(SOA)的"8"字腔激光器结构,当SOA的驱动电流是220mA时,通过调整腔内的偏振控制器(PC),产生脉冲宽度分别是74ns和20ns,重复频率分别是9MHz(基频)和33.4MHz(二倍频)的暗脉冲。改变SOA在非线性放大环镜(NALM)中的位置,暗脉冲的脉宽也有相应的改变。     

基于半导体光放大器的环路型全光缓存器中功率均衡的新方法

全光缓存器能够在光域内对数据包进行存储而不需经过光电光的变换,成为全光网的重要组成部分,其性能的优劣将直接影响到网络的丢包率等。但在半导体光放大器中交叉增益调制和交叉相位调制效应并存,导致基于半导体光放大器的环路型全光缓存器中缓存后输出的数据包与未缓存数据包的输出功率间存在不均衡,使得网络误码率增加。在详细分析全光缓存器工作原理的基础上,利用半导体光放大器中交叉增益调制和交叉相位调制并存的现象,巧妙地提出了将控制脉冲反相并配合电可调衰减器的新方法。该方法简单易行,有效解决了此类全光缓存器中数据包输出功率不均衡的难题,缓存器性能得到了极大改善。此方法适用于所有基于半导体光放大器的环路型全光缓存器。     

基于半导体光放大器和整形滤波器的40 Gb/s的归零正码波长变换研究

理论上分析了通过整形滤波器方法实现正码波长变换的原理,并讨论了滤波器带宽及偏移方向对正码脉冲效果的影响,解释了目前实验报道中多采用蓝移滤波方案的技术根由。在实验上利用半导体光放大器(SOA)和通带滤波器完成了40Gb/s的归零码波长变换实验,验证了理论分析的结构,证明了整形滤波器加半导体光放大器的方案可以实现正码的波长变换。这对于简化网络的设计,提高信号传输质量都有重要的意义。