基于SOA非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的研究.pdf

1、半導(dǎo)體光放大器(Semiconductor Optical Amplifiers，SOA)作為全光信號處理中的關(guān)鍵器件之一，在波長轉(zhuǎn)換、光學(xué)邏輯門、波長路由、高速光開關(guān)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?；赟OA非線性效應(yīng)的全光信號處理，避免了“電子瓶頸”的限制，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍?、靈活性，因而逐漸成為光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在大多數(shù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，器件對輸入信號偏振態(tài)的敏感程度是一個必須考慮的因素。SOA作為偏振敏感器件，一方面，會受到偏振效

2、應(yīng)的作用降低其應(yīng)用效果；另一方面，可以利用SOA中的偏振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換、全光緩存等功能。因此，基于SOA的偏振相關(guān)特性受到了廣泛的關(guān)注，而SOA中偏振相關(guān)特性的研究主要集中在非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)(Nonlinear PolarizationRotation，NPR)。隨著傳輸速率的不斷提高，又使SOA-NPR效應(yīng)朝著超快方向應(yīng)用。
　　 論文首先從考慮超快載流子動態(tài)特性的SOA-NPR理論模型出發(fā)，在原有模型基礎(chǔ)上，引入載流子加

3、熱(CH)及光譜燒孔(SHB)兩個帶內(nèi)效應(yīng)，數(shù)值求解擴(kuò)展后的模型方程，驗(yàn)證了在超短脈沖輸入情況下，兩個帶內(nèi)效應(yīng)對相位變化的影響。同時，研究了基于擴(kuò)展模型的偏振相關(guān)增益特性、相位特性及啁啾特性。并能與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。其次，對光在SOA中偏振態(tài)的演化采用穆勒矩陣法及邦加球法進(jìn)行分析。數(shù)值計(jì)算出代表光偏振態(tài)的偏振方位角及橢圓方位角隨注入光功率的變化曲線。并分析了橢圓方位角的變化曲線在提高基于SOA-NPR的波長轉(zhuǎn)換的消光比方面的作用。給

4、出了由SOA雙折射引起的模式相差、模式增益等隨注入泵浦光功率或注入電流的變化關(guān)系。最后，利用擴(kuò)展后的超快SOA-NPR理論模型，傳輸RZ-OOK、RZ-DPSK兩種不同的調(diào)制格式以及實(shí)現(xiàn)200Gbit/s的反向波長變換。
　　 研究結(jié)果表明：在超快SOA-NPR模型中，當(dāng)入射泵浦光的偏振態(tài)與TE/TM方向一致時，探測光的TE/TM模式獲得的增益較大；相位特性上則分為由載流子加熱效應(yīng)引起的相位變化快速區(qū)域和載流子密度脈動引起的緩慢

5、變化區(qū)域；對于同一種TE/TM模式而言，紅移啁啾的幅度要大于藍(lán)移啁啾的幅度。在利用穆勒矩陣分析SOA-NPR模型中，得到了TE/TM的模式相移差隨注入光功率的增加而逐漸增加，相移角度超過180°；模式間的相移也隨注入電流的增大而增大，當(dāng)注入電流為250mA時，相移角度可達(dá)45°；由于ASE的存在，出射光的偏振度會隨注入光功率的增加而變大。輸入不同調(diào)制格式的情況下，經(jīng)過SOA-NPR效應(yīng)，出射的RZ-DPSK信號Q因子要比RZ-OOK信號