半導(dǎo)�光放大器(semiconductor optical amplifier)簡(jiǎn)�(chēng):SOA
�(dǎo)體光放大器的原理與摻稀�光纖放大�相似但也有不�, 其放大特性主要取決于有源層的介質(zhì)特性和激光腔的特�。它雖也是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)放大�(fā)光但�(fā)光的媒介是非平衡載流子即電子空穴�(duì)而非稀有元�。半�(dǎo)體的�(fā)光可根據(jù)激�(fā)方式的不同分為光致發(fā)��電致�(fā)�和陰極發(fā)光等�
早在半導(dǎo)體激光器出現(xiàn)�(shí),就�(kāi)始了�(duì)SOA的研�,但由于初期的半�(dǎo)體材料激光放大器偏振靈敏度較高,使得SOA一度沉�。但近幾年來(lái)�(yīng)變量子阱材料的研制成功,克服了偏振敏感的缺點(diǎn),性能也有許多改�(jìn)。半�(dǎo)體光放大器的增益可以�(dá)�30dB以上,而且�1310nm窗口�1550nm窗口上都能使�。如能使其增益在相應(yīng)使用波長(zhǎng)范圍保持平坦,那么它不僅可以作為光放大的一種有益的選擇方案,還可促成l310nm窗口WDM系統(tǒng)的實(shí)�(xiàn)�
SOA有兩種:一種是將通常的半�(dǎo)體激光器�(dāng)作光放大器使�,稱(chēng)作F—P半導(dǎo)體激光放大器(FPA);另一種是在F—P激光器的兩�(gè)端面上涂有抗反射�,消除兩端的反射,以獲得寬頻�、高輸出、低噪聲�
SOA的優(yōu)�(diǎn)是:�(jié)�(gòu)�(jiǎn)單、體積小,可充分利用�(xiàn)有的半導(dǎo)體激光器技�(shù),制作工藝成熟,成本�、壽命長(zhǎng)、功耗小,且便于與其他光器件�(jìn)行集�。另�,其工作波段可覆蓋l.3�1�6/μm波段,這是EDFA或PDFA所�(wú)法實(shí)�(xiàn)�。但的弱�(diǎn)是與光纖的耦合損耗太�,噪聲及�?dāng)_較大且易受環(huán)境溫度影�,因此穩(wěn)定性較�。SOA除了可用于光放大�,還可以作為光開(kāi)�(guān)和波�(zhǎng)變換��
半導(dǎo)體光放大器是一種把�(fā)光器件一一半導(dǎo)體激光器�(jié)�(gòu)作為放大裝置使用的器件因?yàn)榫哂心軒ЫY(jié)�(gòu)所以其增益帶寬比采用光纖放大器的寬。另外通過(guò)改變所使用的半�(dǎo)體材料的組成可以使波�(zhǎng)使用范圍超過(guò)100nm,這是半導(dǎo)體光放大器的一�(gè)突出特點(diǎn)。半�(dǎo)體光放大器由有源區(qū)和無(wú)源區(qū)�(gòu)�,如圖1所�,有源區(qū)為增益區(qū),使用Inp這樣的半�(dǎo)體材料制�,與半�(dǎo)體激光器的主要不同之處是SOA帶抗反射涂層,以防止放大器端面的反�,排除共振器功�。抗反射涂層就是在端面設(shè)置單層或多層介質(zhì)�。以平面波人射單層介�(zhì)層時(shí),抗反射膜的條件相�(duì)于厚度為
1/4波長(zhǎng)。實(shí)際的放大�,傳輸光是�(shù)微米的點(diǎn)�,可以研究假想波導(dǎo)模嚴(yán)格的�(wú)反射條件。去除端面反射影響的另一種方�,也可以采用使端面傾斜的方法和窗結(jié)�(gòu)。把光放大器作為光通信中繼放大器使�,入射光的偏振方向是無(wú)�(guī)則的,是偏振波依賴(lài)性小的放大器。為了消除這種偏振波依�(lài)�,可以引人�(yùn)用窄條結(jié)�(gòu)使激活波�(dǎo)光路近似正方形斷面形狀的方法和施加抗張�(yīng)�,以增大TM波增益的�(yīng)變量子阱�(jié)�(gòu)。目�,�(shí)�(xiàn)偏振�(wú)�(guān)半導(dǎo)體光放大器的方法有很多種,如張�(yīng)變量子阱�(jié)�(gòu)、應(yīng)變補(bǔ)償結(jié)�(gòu)、同�(shí)采用張應(yīng)變量子阱和壓�(yīng)變量子阱的混合應(yīng)變量子阱�(jié)�(gòu)�。為采用脊型波導(dǎo)�(jié)�(gòu)的應(yīng)變量子阱光放大器基本�(jié)
�(gòu)�。有源區(qū)4C3T采用混合�(yīng)變量子阱�(jié)�(gòu),�4�(gè)壓應(yīng)變量子阱,3�(gè)張應(yīng)變量子阱,壓應(yīng)變和張應(yīng)變量子阱之間用與Ipn晶格匹配的寬的IaGaAsP壘層隔開(kāi)上下波導(dǎo)層分別為波長(zhǎng)1.15um的IaGaAsP匹配材料包層為p型Inp,接觸層為重P型摻雜IaGaAsP材料,材料的外延法生長(zhǎng)�(guò)程中,n型摻雜源為硅�,p型摻雜源為二甲基鋅材料;生長(zhǎng)完成�,采用�(biāo)�(zhǔn)的光�、反�(yīng)離子刻蝕、濕法腐�、蒸�(fā)、濺射等工藝制作脊型波導(dǎo)�(jié)�(gòu)�
�(dǎo)體光放大器的原理與摻稀土光纖放大器相似但也有不�,其放大特性主要取決于有源層的介質(zhì)特性和激光腔的特�。它雖也是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)放大�(fā)光但�(fā)光的媒介是非平衡載流子即電子空穴�(duì)而非稀有元�。半�(dǎo)體的�(fā)光可根據(jù)激�(fā)方式的不同分為光致發(fā)�、電致發(fā)光和陰極�(fā)光等。光致發(fā)光是指用半導(dǎo)體的光吸收作用來(lái)�(chǎn)生非平衡載流�,�(shí)際上是一種光向另一種光�(zhuǎn)換的�(guò)程。電致發(fā)光是指用電學(xué)方法將非平衡載流子直接注人到半導(dǎo)體中而產(chǎn)生發(fā)�,這常借助于PN�(jié)�(lái)完成。在半導(dǎo)體中電子的能�(jí)限制在導(dǎo)帶和�(jià)帶兩�(gè)帶內(nèi),在導(dǎo)帶中電子充當(dāng)移動(dòng)載流�,在價(jià)帶中空穴充當(dāng)載流�。半�(dǎo)體在外界激�(fā)�,可將�(jià)帶中的電子激�(fā)到導(dǎo)帶中,同時(shí)在價(jià)帶中留下空穴,所�(chǎn)生的電子和空穴分別躍遷到�(dǎo)帶底和價(jià)帶頂,這一�(guò)程只與晶格交換能量而不�(chǎn)生光�(fā)�,�(chēng)為無(wú)輻射躍遷,與此同時(shí),�(dǎo)帶底的電子還要躍遷到�(jià)帶頂與空穴復(fù)�,并同�(shí)�(fā)射光�,二者形成動(dòng)�(tài)平衡,與熱平衡狀�(tài)下的情況不同,這時(shí)的電子和空穴為非平衡載流�,載流子的分布不再是費(fèi)米統(tǒng)�(jì)分布�
半導(dǎo)體在外界激�(lì)下會(huì)�(chǎn)生非平衡載流�,半導(dǎo)體在泵浦光激�(lì)下怎樣�(chǎn)生光放大為了盡可能簡(jiǎn)�,假設(shè)半導(dǎo)體在0K,�(fèi)米能�(jí)在禁帶的中間位置,因此在Ep以下的每�(gè)有效能級(jí)上被電子充滿,則半�(dǎo)體將吸收�。如果半�(dǎo)體未受光泵浦激�(lì),則半�(dǎo)體將吸收光子,其實(shí)半導(dǎo)體的兩�(gè)能帶所扮演的角色類(lèi)似于EDFA中的能帶E1和E2所起的作用,只是它的能帶比EDFA的能帶更寬。一�(gè)�3隙Ex把處在下面的�(dǎo)帶和上面的價(jià)帶分�(kāi),這樣,從一�(gè)能帶�(zhuǎn)移到另一�(gè)能帶�(nèi)所�(fā)生的能量改變至少是Eg,因此,若hv>E則半�(dǎo)體吸收光�,�(dāng)吸收了泵浦光子后就會(huì)在導(dǎo)帶中�(chǎn)生電�,而在�(jià)帶中留下空穴,然后電子和空穴都迅速向能帶的點(diǎn)弛豫,并通過(guò)�(fā)射一�(gè)能量為禁帶寬度能量的光子�(fù)�。如果泵浦源的強(qiáng)度越�(lái)越大,電子將會(huì)趨向于累積在�(dǎo)帶的底部,空穴趨向于累積在�(jià)帶的頂部,直到電子空穴�(duì)的產(chǎn)生和�(fù)合達(dá)到動(dòng)�(tài)平衡為止。如果假�(shè)帶內(nèi)馳豫�(guò)程比帶間�(fù)合速率快得�,那么可以利用�(zhǔn)�(fèi)米能�(jí)Epn和Epp�(lái)描述電子空穴的數(shù)�。于是導(dǎo)帶底和Epn之間的每�(gè)�(tài)都被添滿,而價(jià)帶頂和之間的所有態(tài)都是空的,從而實(shí)�(xiàn)光放�。通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇半�(dǎo)體材�,就可獲得能使�(fā)射或吸收波長(zhǎng)處于光通信所需要的范圍(�1300nm�1550nm)�(nèi)的帶��
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�155967�(gè)