半導(dǎo)體光放大器動(dòng)態(tài)特性的研究.pdf

1、半導(dǎo)體光放大器（SOA）在全光信號(hào)處理領(lǐng)域中的應(yīng)用很廣泛，而載流子動(dòng)態(tài)特性是影響其應(yīng)用輸出特性的關(guān)鍵因素。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金和教育部新世紀(jì)人才支持計(jì)劃的支持下，對(duì)SOA 的超快動(dòng)態(tài)特性及其改善展開了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究工作，主要工作可概括為以下幾點(diǎn)： 1、通過(guò)對(duì)各種已報(bào)道的SOA 理論模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，綜合考慮各方面的因素，建立了較為完善的SOA 高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型。該模型考慮光子密度和載流子濃度沿有源區(qū)的非均勻分布

2、、增益譜色散性、自發(fā)輻射噪聲譜和端面反射率，適用于脈沖寬度高于10ps 的信號(hào)輸入的情況，為后續(xù)研究SOA 動(dòng)態(tài)特性提供了方便而有效的理論驗(yàn)證平臺(tái)。 2、對(duì)亞皮秒寬度脈沖輸入SOA 情況下表現(xiàn)較為明顯的超快非線性效應(yīng)――載流子加熱、光譜燒孔和雙光子吸收進(jìn)行了深入分析，從產(chǎn)生條件、表現(xiàn)現(xiàn)象和量化分析幾個(gè)角度對(duì)以上效應(yīng)作了詳細(xì)的描述。 3、從對(duì)亞皮秒脈沖的頻譜分析入手，用新的方法研究SOA 的超快動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在脈沖頻譜內(nèi)進(jìn)

3、行分段，以考慮脈沖頻譜的增益色散性，同時(shí)綜合考慮SOA 超快非線性效應(yīng)，忽略ASE 噪聲和不同波長(zhǎng)的走離效應(yīng)，建立SOA 超快動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型，為后續(xù)探索SOA超快動(dòng)態(tài)特性和利用SOA實(shí)現(xiàn)超快全光信號(hào)處理的研究做了很好的基礎(chǔ)工作。 4、對(duì)已報(bào)道的所有關(guān)于改善SOA 動(dòng)態(tài)特性的方案進(jìn)行了研究，利用建立的SOA高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型對(duì)這些方案進(jìn)行了理論驗(yàn)證，并通過(guò)總體分析，得到SOA 有源區(qū)光子密度是影響器件動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵因素的結(jié)論。

4、 5、提出了通過(guò)適當(dāng)增加SOA 端面反射率來(lái)改善SOA 動(dòng)態(tài)特性的新方案，并利用SOA 高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型進(jìn)行了理論驗(yàn)證，模擬結(jié)果證實(shí)了該方案改善SOA 動(dòng)態(tài)特性的有效性以及在穩(wěn)態(tài)增益、輸出信號(hào)消光比和對(duì)外部泵浦條件的苛刻程度方面相對(duì)其他方案的優(yōu)勢(shì)。 6、利用SOA－XGM 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，對(duì)已有的一些方案和提出的新方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果與理論結(jié)果符合的很好，一致證明適當(dāng)提高SOA 端面反射率的方案十分有效地改善了器