半導(dǎo)體光放大器動態(tài)特性的研究.pdf

1、半導(dǎo)體光放大器（SOA）在全光信號處理領(lǐng)域中的應(yīng)用很廣泛，而載流子動態(tài)特性是影響其應(yīng)用輸出特性的關(guān)鍵因素。本文在國家自然科學(xué)基金和教育部新世紀(jì)人才支持計劃的支持下，對SOA 的超快動態(tài)特性及其改善展開了深入的理論和實驗研究工作，主要工作可概括為以下幾點： 1、通過對各種已報道的SOA 理論模型的優(yōu)缺點進(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 的信號輸入的情況，為后續(xù)研究SOA 動態(tài)特性提供了方便而有效的理論驗證平臺。 2、對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)象和量化分析幾個角度對以上效應(yīng)作了詳細(xì)的描述。 3、從對亞皮秒脈沖的頻譜分析入手，用新的方法研究SOA 的超快動態(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，同時綜合考慮SOA 超快非線性效應(yīng)，忽略ASE 噪聲和不同波長的走離效應(yīng)，建立SOA 超快動態(tài)響應(yīng)模型，為后續(xù)探索SOA超快動態(tài)特性和利用SOA實現(xiàn)超快全光信號處理的研究做了很好的基礎(chǔ)工作。 4、對已報道的所有關(guān)于改善SOA 動態(tài)特性的方案進(jìn)行了研究，利用建立的SOA高速動態(tài)響應(yīng)模型對這些方案進(jìn)行了理論驗證，并通過總體分析，得到SOA 有源區(qū)光子密度是影響器件動態(tài)特性的關(guān)鍵因素的結(jié)論。

4、 5、提出了通過適當(dāng)增加SOA 端面反射率來改善SOA 動態(tài)特性的新方案，并利用SOA 高速動態(tài)響應(yīng)模型進(jìn)行了理論驗證，模擬結(jié)果證實了該方案改善SOA 動態(tài)特性的有效性以及在穩(wěn)態(tài)增益、輸出信號消光比和對外部泵浦條件的苛刻程度方面相對其他方案的優(yōu)勢。 6、利用SOA－XGM 波長轉(zhuǎn)換器，對已有的一些方案和提出的新方案進(jìn)行了實驗驗證，實驗得到的結(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