饱和量子点半导体光放大器高通滤波特性

量子点半导体光放大器(QDSOA)具有更小的载流子恢复时间和更高的放大带宽,是光信息处理的理想器件。利用QDSOA三能级电子跃迁速率方程和光场传输方程,建立了有源区分段模型,对饱和QDSOA的频率响应特性进行研究,得到输入光功率、注入电流、有源区长度、最大模式增益和载流子跃迁时间等参数与3dB截止频率和抑制比之间的关系。结果表明,饱和QDSOA具有高通滤波特性,有较宽的高频信号放大带宽和较高的3dB截止频率,通过优化参数,可以获得比传统体材料和量子阱材料半导体光放大器更加优异的特性,为QDSOA的设计与应用提供了理论指导。     

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。     

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。

     

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。     

基于量子点半导体光放大器全光波长变换特性

从光电集成电路的角度出发,根据量子点半导体光放大器(QD-SOA)中载流子跃迁速率方程和光场传输方程,建立了QD-SOA等效电路模型,并通过电路仿真的方法对QD-SOA的增益谱、饱和增益特性等进行了仿真和分析;利用QD-SOA的交叉增益调制研究了速率分别为40Gbps、100Gbps和160Gbps时的波长转换特性,并分析了不同的偏置电流、功率的信号光和探测光对输出信号消光比和Q值的影响,其转换速率可达到100Gbps,消光比ER约为10dB,Q值约为2.2.该研究对提高基于QD-SOA的交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.     

量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。     

增益钳制半导体光放大器的静态特性分析

采用增益钳制半导体光放大器的时域模型,用MATLAB计算其静态特性,着重分析了放大器的输入信号光与增益的相关性.结果表明,在注入电流一定的情况下,输入信号光与放大器的增益呈相反方向变化,但是增益带宽积不变.     

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。     

量子点半导体光放大器的波长转换效率

为提高全光波长转换器的波长转换效率,在量子点半导体光放大器(QD-SOA)波长转换特性研究的基础上,分别对基于交叉增益调制(XGM)效应和交叉相位调制(XPM)效应的全光波长转换器的转换效率进行了仿真分析。利用三能级QD-SOA模型并基于XGM型全光波长转换器,计算了输入脉冲宽度、有源区长度、损耗系数、最大增益模式和电子跃迁时间的变化对转换效率的影响。结果表明,减小输入脉冲宽度、损耗系数、电子跃迁时间和增加有源区长度、最大增益模式均可以提高全光波长转换器的转换效率。该研究对全光逻辑异或门的设计及QD-SOA的应用有一定的指导意义。     

多电极半导体光放大器对增益特性的改善

提出了采用多电极实现电流非均匀注入来改变半导体光放大器(SOA)内部的载流子分布,从而改变其增益饱和特性的一种新的方案.用SOA分段模型的计算结果表明,与单电极均匀注入电流的SOA 相比,在同样的总注入电流下,对一个两电极SOA采用前面小后面大的非均匀电流注入,可以提高饱和输出功率和饱和输入功率.而采用前面大后面小的电流注入方式,则将使SOA更容易发生饱和,不仅饱和输出功率与饱和输入功率减小,而且增益谱在饱和后的压缩程度加大,增益谱压缩的对称性提高.对多电极SOA,可以方便灵活地调节各节之间的长度比和注入电流比来满足不同的应用要求.     

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.     

考虑端面反射率的半导体光放大器增益特性研究

在考虑到端面反射率影响的前提下,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,利用分段模型方法对影响增益特性的几个参数进行了数值模拟。结果发现,注入电流和有源区面积对SOA增益的影响有一个阈值,在阈值范围内,SOA增益的大小随着注入电流和有源区面积的增大而明显的增大,但是超过阈值时,则SOA增益趋向饱和。     

半导体光放大器增益波动的研究

详细研究了行波半导体光放大器的增益波动特性，理论模型的建立舍弃了通常采用的载流子在光放大器中沿腔长方向均匀分布的假设。分析表明，光放大器增益波动的大小与器件端面反射率、自发发射因子以及入射光功率等因素有关。理论计算与实验结果得到了较好的吻合     

行波放大器增益饱和特性理论研究

以行波放大器速率方程为基础，采用传输矩阵方法，对行波放大器的增益饱和特性进行了理论研究，讨论了增益饱和特性对电流注入水平，腔面反射率的依赖关系，以及俄歇复合过程在行波放大器增益放大的作用，虽然俄歇复合过程可能提高饱和光强，但它会降低量子效率及非饱和增益，对器件的实际工作特性没有益处。     

基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器转换特性的研究

从理论和实验上研究了基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器的转换特性.实验研究了转换特性与信号调制格式、放大器增益的关系.利用大信号分析模型讨论了消光比、平均功率转换效率和交流转换效率等性能与平均抽运功率、探测功率及放大器增益特性之间的关系.结果表明,交流转换效率能综合消光比和平均功率转换效率两种指标,在转换器性能优化中有重要的作用 交叉增益型波长转换器输入动态范围较小,很难实现对信号调制格式透明 放大器的增益是取得最佳转换性能的关键 关键词：     

基于饱和滤波效应的半导体光放大器高速调制特性分析

本文分析了半导体光放大器的高频滤波效应,给出了具有高速响应的半导体光放大器各参量的优化设计方法,提出了动态载流子恢复时间的概念,为分析基于半导体光放大器的各种器件的高频动态特性提供了一种简单的近似方法.     

光抽运半导体激光器增益特性研究

以InGaAs/GaAs应变量子阱材料为例,介绍了考虑能带及波函数的混合效应的6×6Luttinger-Kohn哈密顿量,提出用有限差分法求解含Luttinger-Kohn哈密顿量的有效质量方程,数值模拟得到导带和价带的能带结构,计算应变量子阱的跃迁矩阵元,进而用Lorentzian线形函数计算材料增益。讨论了量子阱阱宽、注入载流子浓度、温度等因素对量子阱材料增益的影响。计算结果表明,压应变使得量子阱有效带隙增大,降低了材料增益的透明电流密度,继而降低器件的阈值,改善器件的输出特性;增益峰值波长和发射波长之间合适的偏差,会使光抽运半导体激光器的阈值电流和工作电流随温度有较小的变化。     

半导体纳米晶体PbSe量子点光纤放大器

提出了一种新的光纤放大器——量子点光纤放大器(QDFA). 利用人工纳米晶体PbSe作为掺杂剂，通过解二能级系统速率方程和光传播方程，应用遗传算法和“逆方法"，计算得到了PbSe-QDFA的最佳掺杂浓度、抽运波长和光纤长度，并得到了增益、带宽和噪声系数. 与常规的掺铒光纤放大器相比较，PbSe-QDFA的带宽和噪声系数等关键指标均有明显提高，并可在长波长(约1630nm)区工作. 反演出极限QDFA所需的理想辐射和吸收截面. 理论模拟结果表明，在理想辐射和吸收截面下，QDFA的带宽极宽，噪声系数可接近量子 关键词： 量子点 光纤放大器 带宽 噪声     

光放放大器增益饱和对有源光纤环形腔滤波特性的影响

从理论和实验两个方面研究了有源光纤环形腔滤波器输入光功率对光纤放大器增益的影响及由此引起的对有源光纤环形腔滤波特性的影响，在考虑上述影响的情况下，对有源光纤环形腔滤器参数的优化作了讨论。     

布里渊放大器中Stokes光的高增益放大

微小Stokes信号光在布里渊放大器中得到放大,当Stokes信号光强度为015mj时,增益系数达到67。Stokes光增益决定于Stokes信号光强度及放大池中泵光与Stokes光的耦合程度,小信号Stokes光将得到较大的增益,并能得到较好的相位共轭效果