非均勻注入半導(dǎo)體光放大器的研究.pdf

1、半導(dǎo)體光放大器(SOA)以其體積小、功耗低、非線性大、響應(yīng)速度快、工作波長(zhǎng)范圍大、易于與其它器件集成等優(yōu)點(diǎn)，在全光信號(hào)再生、光邏輯器件和全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和全光時(shí)分解復(fù)用技術(shù)等WDM、OTDM和網(wǎng)絡(luò)全光化的核心技術(shù)領(lǐng)域具有極其重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。采用非均勻注入結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到改善SOA內(nèi)部載流子空間燒孔效應(yīng)、穩(wěn)定增益、提高輸出功率的目的。本文采用較為先進(jìn)的數(shù)值化方法對(duì)非均勻注入SOA的器件特性進(jìn)行了較為深入的分析和研究。 對(duì)非均勻注入S

2、OA的數(shù)值仿真是研究其器件特性、器件制作、拓展其應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值仿真可以方便快捷地獲得器件的特性及各參數(shù)對(duì)其特性的影響,運(yùn)用分析的結(jié)果來(lái)指導(dǎo)器件設(shè)計(jì)。 本文對(duì)非均勻注入SOA理論模型和數(shù)值建模進(jìn)行了較為系統(tǒng)和深入的研究，主要內(nèi)容如下： 1．較為系統(tǒng)地論述了非均勻注入SOA的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，在此基礎(chǔ)上，對(duì)半導(dǎo)體材料增益和自發(fā)輻射特性進(jìn)行了分析研究，推導(dǎo)出基于腔內(nèi)電磁場(chǎng)隨機(jī)光場(chǎng)展開(kāi)的行波速率方程和載流子速率方程。

3、 2．建立了基于非均勻注入SOA長(zhǎng)度分段和噪聲分段的一維靜態(tài)模型，并對(duì)模型數(shù)值化，運(yùn)用載流子濃度迭代法實(shí)現(xiàn)模型仿真，通過(guò)分析比較選取最佳的電流注入情況，并詳細(xì)分析了載流子濃度、ASE噪聲以及信號(hào)光在非均勻注入SOA長(zhǎng)度上的分布，研究了各種參數(shù)對(duì)非均勻注入SOA的影響。 3．建立了基于信號(hào)光場(chǎng)和隨機(jī)噪聲光場(chǎng)的非均勻注入半導(dǎo)體光放大器時(shí)域動(dòng)態(tài)模型，并對(duì)模型數(shù)值化，采用SS—TDM算法實(shí)現(xiàn)仿真，詳細(xì)分析了高速信號(hào)經(jīng)非均勻SOA