半導(dǎo)體光放大器時(shí)域與頻域特性仿真研究.pdf

1、半導(dǎo)體光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，SOA)是未來全光通信系統(tǒng)中非常重要的功能性器件之一。相對于其他光放大器來說，SOA具有波長連續(xù)選擇(1.1～1.6μm)、體積小、低功耗、高響應(yīng)速度、易于與其它光電子器件集成等優(yōu)點(diǎn)，并具有潛在的價(jià)格優(yōu)勢。SOA不僅可以應(yīng)用于在線放大和波分復(fù)用(WDM)傳輸，還可以用于光開關(guān)、碼型變換、調(diào)制器、3R再生、波長轉(zhuǎn)換器等功能性器件。因此，SOA在未來的光通信網(wǎng)絡(luò)

2、中具有廣泛的應(yīng)用前景。 SOA的數(shù)值仿真是研究其器件特性、器件制作、拓展其應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，本文在分析和研究了SOA基本理論模型的基礎(chǔ)上，對SOA的時(shí)域和頻域特性進(jìn)行了較為深入和詳細(xì)的數(shù)值仿真研究，得到了如下研究結(jié)果： (1)在對半導(dǎo)體材料增益和自發(fā)輻射特性進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用寬帶行波速率方程理論對輸入信號與SOA器件自發(fā)輻射噪聲在理論模型上進(jìn)行了統(tǒng)一處理，充分考慮了整個(gè)增益譜帶寬內(nèi)ASE噪聲對放大器時(shí)域和頻域特性的

3、影響。 (2)采用縱向分段均勻數(shù)值化方法對SOA的寬帶行波速率方程進(jìn)行了數(shù)值化，在此基礎(chǔ)上對SOA的時(shí)域動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值仿真研究，得到了SOA腔內(nèi)載流子分布、輸出ASE以及高速信號經(jīng)SOA放大的碼型變化情況等時(shí)域動(dòng)態(tài)特性，并分析了不同設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)對SOA器件特性的影響。 (3)運(yùn)用擴(kuò)展的傳輸矩陣方法建立了SOA的頻域仿真模型，并據(jù)此對SOA的頻域特性進(jìn)行了數(shù)值仿真，得到了不同器件參數(shù)和運(yùn)行條件下的SOA輸出光譜特性。