用于與PIN探測(cè)器集成的高增益高飽和度垂直腔半導(dǎo)體光放大器的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著光通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對(duì)于光通信器件的性能也提出了更高的要求。在長(zhǎng)距離光通信系統(tǒng)中，光接收機(jī)中的核心器件光探測(cè)器用于接收被光信號(hào)調(diào)制的光載波，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)傳輸信息的解調(diào)。因此，其性能直接影響整個(gè)光通信系統(tǒng)。光探測(cè)器主要有光電二極管(PIN)和雪崩二極管(APD)。在高速情況下，這兩種接收機(jī)的靈敏度性能都受限。而光前置放大后再經(jīng)過(guò)PIN探測(cè)器的方案可以使得光信號(hào)放大時(shí)不受帶寬限制，因而可作為同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速和高靈敏度光電探測(cè)器的一個(gè)有

2、效方案。
　　論文的主要工作如下：
　　1.本文首先分析了用前置光放大器+PIN的結(jié)構(gòu)代替APD的優(yōu)勢(shì)。再進(jìn)一步討論該放大器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。這里的光放大器采用垂直腔半導(dǎo)體光放大器(VCSOA)，由于其出射光為圓形光束，因此能很好地與PIN探測(cè)器相耦合，并且對(duì)偏振敏感性不高；另外，垂直集成結(jié)構(gòu)易于成長(zhǎng)加電極，可以實(shí)現(xiàn)高密度二維集成，其制造成本不高。
　　2.分析VCSOA的結(jié)構(gòu)和工作原理。由于VCSOA的光腔太短，為了獲

3、得更高的增益，需要考慮如何提高其腔內(nèi)的單程增益以及如何增大兩端的反饋。
　　3.進(jìn)行器件建模。包括通過(guò)傳輸矩陣的方法計(jì)算DBR的反射譜，通過(guò)行波方程的方法計(jì)算光放大器的輸出特性。
　　4.通過(guò)仿真分析VCSOA的相關(guān)特性，探討VCSOA+PIN集成器件的可行性。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，具體我們?cè)O(shè)計(jì)了兩類VCSOA：1）通過(guò)優(yōu)化VCSOA的增益，采用前置光放大+PIN的方式，在保證高帶寬的前提下提高接收機(jī)的靈敏度，用以替代APD；