双电极半导体光放大器性能的理论与实验研究

论文摘要

半导体光放大器（SOA）作为光通信领域的重要器件之一，已经得到了广泛的应用和研究。根据应用场合的不同，SOA可以分为线性应用、非线性应用和光集成应用，在不同的应用领域对其性能有着不同的需求。相比普通SOA，双电极SOA通过电流非均匀注入可以灵活的调节其性能指标，满足不同的应用需求。本文围绕双电极SOA的两电极结构，从理论和实验两方面研究了电流密度分布、电流大小和有源区长度比例等因素对SOA性能参数的影响。具体工作如下：（1）针对双电极SOA的特点，应用SOA分节模型和光谱分割模型对双电极SOA的放大的自发辐射（ASE）谱进行了理论模拟研究，同时搭建测试平台，实验研究了不同有源区长度比例的SOAASE谱参数（半高全宽、峰值波长、峰值功率）随注入电流、注入电流密度比、工作温度的关系。（2）利用SOA理论模型和实验测试平台，从理论和实验两方面研究了双电极SOA增益、饱和输出功率随注入电流比的变化关系。结果表明：电流密度比对SOA增益影响很大，注入电流密度比为1时，小信号增益获得最大值；输出端电流密度越大，饱和输出光功率越大。（3）介绍了SOA噪声指数的机理和测试方法，将双电极SOA等效为两个级联SOA，从理论和实验两方面研究了注入电流密度分布和输入功率对双电极SOA噪声指数的影响。结果表明：噪声指数受输入端电流密度影响很大，输入端电流密度越大，噪声指数越小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 SOA 在光纤通信中的应用综述
• 1.2 双电极 SOA 的特点
• 1.3 双电极 SOA 的研究概况
• 1.4 本文的主要内容
• 2 双电极 SOA 放大的自发辐射谱的理论与实验研究
• 2.1 双电极 SOA 的理论模型
• 2.2 总电流固定时，ASE 谱的理论与实验研究
• 2.3 总电流变化时，ASE 谱的实验研究
• 2.4 工作温度对 ASE 谱的影响
• 2.5 本章小结
• 3 双电极 SOA 增益和饱和输出功率的理论与实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 增益的理论与实验研究
• 3.3 饱和输出功率的理论与实验研究
• 3.4 本章小结
• 4 双电极 SOA 噪声特性的理论与实验研究
• 4.1 SOA 的噪声机理
• 4.2 SOA 结构参数对噪声特性的影响
• 4.3 SOA 噪声指数的测量方法与步骤
• 4.4 SOA 噪声指数的理论与实验研究
• 4.5 本章小结
• 5 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 6 致谢
• 7 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录