多电极半导体光放大器频谱特性的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文多电极半导体光放大器的频谱特性研究姓名：朱珊珊申请学位级别：硕士专业：光电信息工程指导教师：赵彦立20090518华中科技大学硕士学位论文摘要半导体光放大器（SemiconductorOpticalAmplifier:SOA）凭借其体积小、成本低、直接电流泵浦、易与其他光电器件集成等优点，将在下一代光网络中发挥重要的作用。根据应用场合不同，SOA可以分为增益放大型、信号处理型、增益介质型，不同类型的SOA对性能要求也有所不同。本论文围绕多电极结构对SOA频谱特性的影响进行了理论和实验研究。本论文采用沿SOA腔长方向分布的多电极结构，将S

2、OA的电流注入方式由均匀注入变化为非均匀注入，通过调节各电极的长度和注入电流的大小来优化SOA的各种性能。主要工作概括为以下几点：(1)总结了多电极SOA的发展历程，分析了多电极SOA可实现的各种功能，以及多电极结构对SOA性能的影响。(2)通过比较现有的SOA理论模型，选取了忽略ASE噪声的多电极SOA的静态模型和动态模型，为后续研究SOA的增益谱和动态特性奠定了基础。(3)以SOA静态模型为基础，从理论上分析了多电极SOA的电极长度和注入电流比例对SOA增益谱特性的影响，主要包括增益谱宽、峰值增益和峰值增益波长。结果表明：通过合理的调节多电极SOA的电极长

3、度和注入电流比例可以获得更宽的增益谱、更大的峰值功率。(4)以SOA动态模型为基础，从理论上分析了多电极SOA的电极长度和注入电流比例对SOA增益恢复时间和频率啁啾的影响。结果表明：在改善SOA增益恢复时间和频率啁啾的传统方法的基础上，运用多电极结构的SOA可以更灵活地调节SOA的增益恢复时间和频率啁啾大小，以适应不同的应用场合。(5)采用实验室设计并制作的双电极SOA和多电极驱动和温控电路进行了双电极SOA的放大的自发辐射谱（ASE谱）测试。研究了不同电流注入方式对ASE谱的影响。关健词：半导体光放大器多电极宽谱特性动态特性增益恢复时间频率啁啾I华中科技大学

4、硕士学位论文AbstractWiththeadvantageofsmallvolume,lowcost,directcurrentpumping,easierintegratedwithotheroptoelectronicdevicesetc,semiconductoropticalamplifier(SOA)isgoingtoexertaprofoundinfluenceonthenextgenerationopticalnetworks.Basedontheirfunctions,SOAscanbedividedintodifferenttypessuc

5、hasgain-amplifying,signal-processingandgain-medium,theperformancerequirementofwhichdiffersseparately.Withthemulti-electrodestructurealongtheSOAcavity,theuniformcurrentinjectionbecomesnon-uniform.Byoptimizingthelengthsoftheelectrodesandtheinjectingcurrents,thecharacteristicofSOAcanbe

6、improved.Themainworkcanbesummarizedintofivepartsasfollows:(1)Theevolutionandfunctionsofthemulti-electrodeSOA(MSOA)aresummarized.Theimpactofmulti-electrodeonSOAisdescribed.(2)AftercomparingtheexistingtheoreticalmodelsofSOAs,thestaticanddynamicmodelsofMSOAwithoutamplifiedspontaneousem

7、ission(ASE)areselected,whichsetsupthefoundationforthesubsequentresearchonthegainspectrumanddynamiccharactersofSOAs.(3)BasedonthestaticmodelofSOA,theinfluenceonthegainspectrumofMSOAsbychangingthelengthsofelectrodesandratiosofcurrentinjectionisanalyzed,whichmainlyincludesthegainspectr

8、um,peakgainandpeakw