论文摘要
在光通信的波分复用(WDM)系统中，由于交换节点处波长争用造成网络阻塞以及通信波段的频率资源日渐紧张的问题出现，人们开始关注全光波长转换器(AOWC)。光放大器是波长转换中的关键器件，近年来出现的一种新型半导体光放大器——线性光放大器(LOA)，以其良好的线性增益特性不仅在WDM系统中得到了广泛的应用，而且在应用于波长转换时，利用交叉增益调制(XGM)技术，比传统的半导体光放大器(SOA)更能实现大容量、高速率的信息处理。本文主要对LOA的基本特性及其作为波长转换器进行了研究。首先建立了LOA的基本理论模型，利用该模型对LOA的载流子密度和光子密度做了数值分析和小信号分析；然后，建立了基于LOA的XGM的理论模型，分析了LOA用于波长转换的原理和优点，讨论了抽运光和探测光的功率、波长与转换信号输出消光比的关系；最后采用数值求解传输基本方程的方法，分析了不同功率的抽运光和探测光及不同波长的输入脉冲进入LOA后输出脉冲的形状和峰值，以及输入脉冲的脉宽，对增益、载流子密度和寿命的影响，并将其与SOA进行比较，以体现LOA的优越性。研究结果表明：(1)LOA由于垂直光场(VCL)的存在，输入小功率信号时，LOA的载流子仅在一定范围内波动，信号光的开关对LOA的增益波动影响远很小，因而降低了信号间的串扰；输入大功率信号时，VCL加速了LOA中载流子的恢复，因而解决了传统光放大器处理高速信号时受增益恢复时间限制的问题，使其能够处理更高速信号。(2)由于VCL对增益有很好的钳制作用，使得增益对波长变化不是很敏感，反映为输出消光比随抽运光波长的变化不明显。增加抽运光功率、减小探测光功率以及合适的波长间隔都有利于获得较大的消光比，所以适当的选择这些参量，在一定程度上能够改善输出消光比和提高转换效率。(3)在XGM中，抽运光和探测光功率的不同组合和输入脉冲波长的长短都直接影响到输出脉冲峰值功率的大小和脉冲形状；输入脉冲的脉宽对增益波动、载流子密度和载流子寿命的影响都比脉冲在SOA中传输时小，并且脉宽越大，影响越小。进一步证实了LOA性能优于SOA。