基于V型耦合腔激光器和半導(dǎo)體光放大器的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)研究.pdf

1、全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)是下一代光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，在光開(kāi)關(guān)、波長(zhǎng)路由等技術(shù)中有著極為重要的應(yīng)用，它能克服傳統(tǒng)的光，電-光轉(zhuǎn)換技術(shù)所面臨的“電子瓶頸”問(wèn)題，可以減少波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中使用的波長(zhǎng)數(shù)量，提高光通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。半導(dǎo)體光放大器和半導(dǎo)體可調(diào)諧激光器因其具有體積小、成本低、功耗低、非線性效應(yīng)好以及易于和其他半導(dǎo)體光電子器件集成等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。
　　為了優(yōu)化半導(dǎo)體光子器件有源區(qū)的材料和結(jié)構(gòu)以適應(yīng)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合，本

2、文首先基于能帶工程理論對(duì)量子阱半導(dǎo)體光子器件有源層中的阱材料、壘材料、阱寬、壘寬及應(yīng)變量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)特定的性能。從能帶理論出發(fā)，建立了一套完善的量子阱理論計(jì)算模型，分別利用有限差分法和平面波展開(kāi)法數(shù)值求解薛定諤方程，由阱和壘的材料組分和生長(zhǎng)厚度出發(fā)，經(jīng)過(guò)應(yīng)變、帶邊不連續(xù)性、導(dǎo)帶及價(jià)帶的能級(jí)和對(duì)應(yīng)的波函數(shù)、偏振相關(guān)躍遷矩陣元、準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的計(jì)算，最終求解出了與偏振相關(guān)的增益譜，為半導(dǎo)體光子器件芯片有源區(qū)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

3、>　　其次，本文研究了基于半導(dǎo)體光放大器的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)?；谳d流子濃度速率方程和光場(chǎng)傳輸方程建立了半導(dǎo)體光放大器的穩(wěn)態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型，模擬了連續(xù)光與單脈沖信號(hào)光或非歸零碼信號(hào)光同時(shí)注入半導(dǎo)體光放大器的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換輸出性能。仿真結(jié)果表明，為解決半導(dǎo)體光放大器增益恢復(fù)時(shí)間緩慢導(dǎo)致的碼型效應(yīng)等問(wèn)題，在半導(dǎo)體光放大器后級(jí)聯(lián)整形濾波器或采用兩個(gè)SOA級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)可以改善轉(zhuǎn)換光信號(hào)的質(zhì)量。我們搭建了半導(dǎo)體光放大器芯片的測(cè)試平臺(tái)用以測(cè)試其性能。

4、　　最后，本文首次提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且轉(zhuǎn)換范圍較大的基于V型耦合腔可調(diào)諧激光器的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，利用光注入V型耦合腔可調(diào)諧激光器引起的波長(zhǎng)切換效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了2.5Gbit/s非歸零碼信號(hào)的多信道波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。理論上，利用時(shí)域行波法建立了該全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型，通過(guò)改變注入光及調(diào)節(jié)V型耦合腔激光器信道選擇電極上的注入電流可以實(shí)現(xiàn)21個(gè)間隔100GHz信道中任意兩個(gè)間的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方案的可行性，利用啁啾管理技術(shù)優(yōu)化了轉(zhuǎn)換光信號(hào)