半導(dǎo)體光放大器的光-光互作用及其應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-09-18 13:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 子數(shù)反轉(zhuǎn)的分布,上能級的粒子數(shù)要比下能,一次受激輻射躍遷消耗的上能級載流子較少,要經(jīng)過多次雪崩放大才可以耗盡上能級的載流子,來,如果被放大的信號較大,一次受激輻射躍遷要消耗較多的上能級載流子,因此幾次雪崩就可能將上能級的載流子消耗殆盡,信號放大倍數(shù)大,大信號放大倍數(shù)小的現(xiàn)象,稱為增,SOA的輸出光功率為168。rit),G=Goexp{一[(G一1)]}.(1)L1satJ當(dāng)有兩個(gè)波長的光注入時(shí),Pi=Pi(A)+Pi(A),其中Pi(.)和Pi()分別為兩個(gè)波長的輸入功,比如Pi(A)》Pi(A)時(shí),可認(rèn)為G主要取決于Pi(A.),即G(A):Goexpf一[(G一1)n_)_]).(2)L』satJ這樣,對于A,有P.(A)=G(A)Pi(A).(3)由此可見,改變一個(gè)波長光信號的大小,就可以改變另一個(gè)光的放大倍數(shù),無論控制光多大都不可能獲得100%的調(diào)制度,這將導(dǎo)致輸出光存在殘留的基座,降低消光比,影響下一級光信號處理器件的性能.36卷(2007年)8期交叉相位調(diào)制也是來自于SOA中的載流子飽和現(xiàn)象,載流子分布隨注入光子數(shù)的改變而改變,從Ⅳ變化時(shí),將引起復(fù)折射率n=n+變化,其實(shí)部代表光場相位的延遲,虛部描述器件的損耗或增益,二者之比就定義為線寬增強(qiáng)因子[2]:dn/dN=adn39。/dN.(4)可以證明,SOA中因增益飽和而引起的相移為1(.r)=一247。aln[G(.r)].(5)厶由(2)式可以看出,只要改變Pj(),就可以()前的信號光的增益為G,改變后的增益是G,這樣由于控制光存在而導(dǎo)致的附加相移為1.△=2一l=—}alnv1.(7)L,2由此可以看出,控制光相對于原先波長的光(信號光)的相對大小,決定了非線性相移的大小.通常,小信號增益G=1O2OdB,我們?nèi)≥^小值G=10dB,P:7mW,線寬增強(qiáng)因子O/=相移,則半波功率P(A)=,也就是說,并不需要很大的控制功率就可以產(chǎn)生訂相移.交叉偏振調(diào)制是SOA中的一種特有的非線性現(xiàn)象,最初在1996年由Stephens等人觀察到,此們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn).圖2利用光纖連接的交叉偏振調(diào)制實(shí)驗(yàn)圖2中,SOA為半導(dǎo)體光放大器,Pc為偏振控制器,c為環(huán)行器,BPF為帶通濾波器,PA為偏振分()通過SOA,然后經(jīng)過環(huán)行器c和窄帶濾波器BPF到,在PA的發(fā)出的控制光(),首先觀察到信號光的輸出光功率會發(fā)生變化,這主要是由交叉增,我們在PA的邦加球上觀?633?物理學(xué)和高新技術(shù)益調(diào)制外,還存在一種與控制光有關(guān)的偏振旋轉(zhuǎn),許圖3當(dāng)改變控制光功率時(shí)輸出信號光偏振態(tài)的變化:匪E一l1q1l圖4四波混頻的角度看,它是交叉偏振調(diào)制.SOA中的交叉偏振調(diào)制來源于TE模,TM模的限制因子廠Ⅱ,廠T和吸收截面or.Ⅱ,O39。g,TM不同,因而導(dǎo)致局部增益的不同,這兩種局部增益分別為gTE=廠TEor,TE(Ⅳ一Ⅳ0),(8)gTE=廠TMM(Ⅳ一Ⅳ0).(9)而局部增益的差異將導(dǎo)致兩個(gè)模式的增益不同,進(jìn)而引起兩個(gè)模式的相位差不斷變化,以至于出現(xiàn)偏振態(tài)的變化.當(dāng)兩束光在SOA中傳輸?shù)臅r(shí)候,由于非線性作用,SOA中FWM的半經(jīng)典解釋是:兩束不同波長的光進(jìn)入SOA時(shí),介質(zhì)中的載流子形成一個(gè)與入射光強(qiáng),至少有三種機(jī)制對光柵的形成有貢獻(xiàn),它們分別為:載流子密度調(diào)制,三者共同作用的結(jié)果,其轉(zhuǎn)換效率隨抽運(yùn)光和探測產(chǎn)生,如果記抽運(yùn)光的頻率為,探測光的頻率為,那么兩束新波長的頻率就分
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