硅基喇曼放大器的研究.pdf

1、近年來,隨著現(xiàn)代光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高造價和銅線傳輸?shù)乃俣葮O限成為了制約未來通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要因為。而硅的制作工藝成熟,成本低,容易實現(xiàn)集成化,因此硅基光器件的研究是未來光通信網(wǎng)絡(luò)進一步發(fā)展的迫切需要。作為硅基光器件之一,硅基放大器越來越引起了人們的注意。在SOI為基底的硅波導(dǎo)中,科爾系數(shù)比普通光纖中大100倍,喇曼增益系數(shù)比普通光纖大1000倍以上,因此利用SOI基底的硅波導(dǎo)制作放大器,是實現(xiàn)低損耗、高增益喇曼放大器有效手段

2、。本論文主要從以下兩個方面開展了研究:
　　 一,對泵浦光和信號光都為連續(xù)光的硅基喇曼放大器進行了理論研究。
　　 建立了泵浦光和信號光都為連續(xù)光時的理論模型,推導(dǎo)了硅基喇曼放大器中泵浦光和信號光的耦合方程,得到了硅基喇曼放大器的增益和噪聲系數(shù)的表達式。對耦合方程進行了解析分析,得到了泵浦光功率需要滿足的閾值范圍,同時得到正增益時了自由載流子壽命需要滿足的條件。
　　 通過MATLAB對放大器進行數(shù)值模擬,對影響

3、放大器性能的各項參數(shù)進行分析和計算。利用模擬結(jié)果,對放大器的進行了優(yōu)化設(shè)計。顯著提高了放大器的增益。得到了最佳增益和噪聲系數(shù)隨泵浦光率和自由載流子壽命的變化圖。
　　 計算得知,最佳增益不僅與泵浦光功率增加有關(guān),而且隨自由載流子壽命減小而逐漸較小,在放大器優(yōu)化前,當自由載流子壽命為0.5ns時,最佳增益為14.5 dB。優(yōu)化后,最佳增益達到17 dB。
　　 二,對泵浦光為連續(xù)光,信號光為脈沖光的硅基喇曼放大器進行了理論

4、研究。
　　 利用變分法推導(dǎo)了信號光各脈沖參數(shù):振幅、脈寬、啁啾及相位的耦合方程,同時推導(dǎo)出了信號光功率在硅波導(dǎo)中的耦合方程。對耦合方程進行了解析分析,得到了正增益時自由載流子需要滿足的條件。通過MATLAB對放大器進行了數(shù)值模擬,對信號光振幅、脈寬和啁啾隨傳播距離的變化進行計算,分析了增益色散、脈寬、啁啾和自由載流子壽命對各脈沖參數(shù)的影響,得到了脈寬和啁啾在放大器中的變化關(guān)系。
　　 對放大器增益進行了數(shù)值模擬,分析了