硅基喇曼放大器的研究.pdf

1、近年來(lái),隨著現(xiàn)代光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高造價(jià)和銅線傳輸?shù)乃俣葮O限成為了制約未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要因?yàn)?。而硅的制作工藝成?成本低,容易實(shí)現(xiàn)集成化,因此硅基光器件的研究是未來(lái)光通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展的迫切需要。作為硅基光器件之一,硅基放大器越來(lái)越引起了人們的注意。在SOI為基底的硅波導(dǎo)中,科爾系數(shù)比普通光纖中大100倍,喇曼增益系數(shù)比普通光纖大1000倍以上,因此利用SOI基底的硅波導(dǎo)制作放大器,是實(shí)現(xiàn)低損耗、高增益喇曼放大器有效手段

2、。本論文主要從以下兩個(gè)方面開展了研究:
　　 一,對(duì)泵浦光和信號(hào)光都為連續(xù)光的硅基喇曼放大器進(jìn)行了理論研究。
　　 建立了泵浦光和信號(hào)光都為連續(xù)光時(shí)的理論模型,推導(dǎo)了硅基喇曼放大器中泵浦光和信號(hào)光的耦合方程,得到了硅基喇曼放大器的增益和噪聲系數(shù)的表達(dá)式。對(duì)耦合方程進(jìn)行了解析分析,得到了泵浦光功率需要滿足的閾值范圍,同時(shí)得到正增益時(shí)了自由載流子壽命需要滿足的條件。
　　 通過(guò)MATLAB對(duì)放大器進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)影響

3、放大器性能的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算。利用模擬結(jié)果,對(duì)放大器的進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。顯著提高了放大器的增益。得到了最佳增益和噪聲系數(shù)隨泵浦光率和自由載流子壽命的變化圖。
　　 計(jì)算得知,最佳增益不僅與泵浦光功率增加有關(guān),而且隨自由載流子壽命減小而逐漸較小,在放大器優(yōu)化前,當(dāng)自由載流子壽命為0.5ns時(shí),最佳增益為14.5 dB。優(yōu)化后,最佳增益達(dá)到17 dB。
　　 二,對(duì)泵浦光為連續(xù)光,信號(hào)光為脈沖光的硅基喇曼放大器進(jìn)行了理論

4、研究。
　　 利用變分法推導(dǎo)了信號(hào)光各脈沖參數(shù):振幅、脈寬、啁啾及相位的耦合方程,同時(shí)推導(dǎo)出了信號(hào)光功率在硅波導(dǎo)中的耦合方程。對(duì)耦合方程進(jìn)行了解析分析,得到了正增益時(shí)自由載流子需要滿足的條件。通過(guò)MATLAB對(duì)放大器進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)信號(hào)光振幅、脈寬和啁啾隨傳播距離的變化進(jìn)行計(jì)算,分析了增益色散、脈寬、啁啾和自由載流子壽命對(duì)各脈沖參數(shù)的影響,得到了脈寬和啁啾在放大器中的變化關(guān)系。
　　 對(duì)放大器增益進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了