垂直腔半導體光放大器增益飽和及波長雙穩(wěn)特性的研究.pdf

1、光放大器是現(xiàn)今光通信網(wǎng)絡中的關(guān)鍵光電器件。隨著垂直腔光電器件的發(fā)展，一種基于垂直微型Fabry-Pcrot諧振腔結(jié)構(gòu)的半導體光放大器——垂直腔半導體光放大器(HVCSOA)被提出，并在近幾年來迅速發(fā)展。VCSOA相比傳統(tǒng)邊發(fā)射半導體光放大器來說，具有對光纖耦合效率高、偏振不敏感、易于二維集成等優(yōu)點，在新一代光通信網(wǎng)絡、光信息處理、光計算等領域有著廣泛的潛在應用前景。 由于現(xiàn)有的VCSOA速率方程模型中，光注入耦合效率77及鏡面損

2、耗都是和放大器增益有關(guān)的變量，使用起來不方便，并且在推導過程中還忽略了自發(fā)輻射因子的影響。因此本文直接從Fabry-Perot腔邊界條件出發(fā)，導出腔內(nèi)光子濃度與輸入信號光功率之間的關(guān)系，并和速率方程中的載流子方程相結(jié)合，用以研究VCSOA的相關(guān)特性。 Adams等人曾用此種方法研究邊發(fā)射半導體光放大器的相關(guān)特性。而對于本文研究的VCSOA面發(fā)射微腔結(jié)構(gòu)器件，和邊發(fā)射器件有很大的不同，需要考慮的因素有：①它通過將多量子阱堆生長在腔

3、內(nèi)駐波波峰處來增強單程增益，駐波效應顯得尤為重要，需要引入增益增強因子ξ來反映這一效應。②當VCSOA有源腔截面積較小時，由于衍射作用，DBR端面等效反射率降低，必須修正F-P腔邊界條件。在考慮前述因素的基礎上，本文研究了VCSOA的有源腔截面積，DBR端面周期，泵浦電流密度，以及自發(fā)輻射因子對增益飽和特性的影響。 目前針對VCSOA雙穩(wěn)特性的研究工作，主要集中在輸出光功率雙穩(wěn)特性上。本文從腔內(nèi)平均光子濃度與輸入信號光功率的關(guān)系