单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/7/26,*,Reading Fun,Sub topics go here,2021/7/26,*,(最新整理)第四章(4)光放大器,2021/7/26,1,(最新整理)第四章(4)光放大器2021/7/261,4.3,半导体光放大器,(SOA),4.3.1 SOA,的结构和原理,4.3.2,基于,SOA,的全光波长转换器,2021/7/26,2,4.3半导体光放大器(SOA)4.3.1 SOA的结构和原理,半导体光放大器,半导体光放大器的机理与激光器的相同，即,通过受激发射放大入射光信号,。,光放大器只是,一个没有反馈的激光器,半导体光放大器是一种,结构类似于双异质结激光器,的具有光增益的,有源,光（子）器件。,2021/7/26,3,半导体光放大器半导体光放大器的机理与激光器的相同，即通过受激,F-P,腔激光器减小腔体界面反射，可使激光器变为放大器。,这种放大器就称为,F-P,放大器。,一、,F-P SOA,的结构和原理,4.3.1 SOA,的结构和原理,2021/7/26,4,F-P腔激光器减小腔体界面反射，可使激光器变为放大器。一、F,不同反射率时的,F-P SOA,的增益频谱曲线,F-P,谐振腔反射率,R,越大，,SOA,的增益越大。,但是，当,R,超过一定值后，光放大器将变为激光器。,当,G,s,R,=1,时，,Gmax,将变为无限大，此时，,SOA,产生激光发射。,4.3.1 SOA,的结构和原理,一、,F-P SOA,的结构和原理,2021/7/26,5,不同反射率时的F-P SOA的增益频谱曲线F-,行波光放大器是一个没有反馈的激光器。,其核心是当放大器被光或电泵浦时，使粒子数反转获得光增益。,二、行波半导体光放大器,4.3.1 SOA,的结构和原理,2021/7/26,6,行波光放大器是一个没有反馈的激光器。二、行波半导体光放大器4,4.3.1 SOA,的结构和原理,二、行波半导体光放大器,对于作为行波放大器的,SOA,，反射率必须,相当小,减小端面反射反馈,，就可以制出行波半导体光放大器（,SOA,）。,减小反射率的一个简单方法是在界面上镀以,抗反射膜（增透膜）,2021/7/26,7,4.3.1 SOA的结构和原理二、行波半导体光放大器对于作,4.3.1 SOA,的结构和原理,可以得到,解理面反射率,必须满足条件,(Gs,单程增益,),当满足上式时，把半导体光放大器（,SOA,）作为行波（,TW,）放大器来描述其特性。,二、行波半导体光放大器,设计提供,30 dB,放大倍数,(,G,=1000),的,SOA,，解理面的反射率应该满足,。,2021/7/26,8,4.3.1 SOA的结构和原理可以得到解理面反射率必须满足,角度解理面或有源区倾斜结构,。,在大多数情况下，,使用抗反射膜和有源区倾斜,，可以使反射率小于,3dB,时，,放大器带宽由,FP,谐振腔,决定，是,FPA,；反之，,G3dB时，放大器带宽由FP谐振腔决定，是FPA,光波长转换器（,Wavelength Converter,）是一种实现将光信号从某一波长的光载波转换至另一波长光载波的器件，是波分复用光通信系统向光网络演变的一个关键性器件。,4.3.2,基于,SOA,的全光波长转换器,光波长转换技术是指把某一个（或一些）波长光波载运的信息变换到由另一个（或另一些波长）光波载运的技术，基本功能就是,将某一输入波长光转换到另一输出波长光,全光波长转换通常利用,光的非线性效应,，将输入波长信号在,光域内,直接转移到某一新的波长上，无须经过光电变换,2021/7/26,12,光波长转换器（Wavelength Converter）是一,实现全光波长转换的技术,主要有以下几种：,利用,SOA,中的交叉增益调制（,XGM,）,利用,SOA,中的交叉相位调制（,XPM,）,利用,SOA,中的四波混频效应（,FWM,）,4.3.2,基于,SOA,的全光波长转换器,2021/7/26,13,实现全光波长转换的技术,主要有以下几种：4.3.2 基于S,基于,SOA-XGM,基本原理是,:,半导体光放大器达到饱和状态后，,放大器的增益与泵浦光强度变化是反相关系,。,4.3.2,基于,SOA,的全光波长转换器,2021/7/26,14,基于SOA-XGM基本原理是:半导体光放大器达到饱和状态后，,工作原理：基于,半导体物质的光折射率取决于有源区载流子浓度,4.3.2,基于,SOA,的全光波长转换器,基于,SOA-XPM,2021/7/26,15,工作原理：基于半导体物质的光折射率取决于有源区载流子浓度4.,基于,SOA-XPM,波长转换器,实验结果,静态调制曲线,4.3.2,基于,SOA,的全光波长转换器,基于,SOA-XPM,2021/7/26,16,基于SOA-XPM波长转换器实验结果静态调制曲线4.3.2,四波混频效应产生的,转换波的强度,正比于相互作用波,强度的乘积,；转换波的,相位和频率,则是相互作用波的相应量的,线性组合,。,原来的幅度、频率和相位信息在转换后都被保留下来。,4.3.2,基于,SOA,的全光波长转换器,基于,SOA-FWM,基于,SOA,的四波混频效应实现的全光波长转换器是唯一一种能,对输入信号进行透明转换的全光波长转换器,。,2021/7/26,17,四波混频效应产生的转换波的强度正比于相互作用波强度的乘积；转,性能比较,2021/7/26,18,性能比较2021/7/2618,半导体光放大器外形,2021/7/26,19,半导体光放大器外形2021/7/2619,2021/7/26,20,2021/7/2620,2021/7/26,21,2021/7/2621,