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单端反射半导体光放大器静态特性理论研究

作　者: 陈晨
导　师: 高劭宏
学　校: 黑龙江大学
专　业: 光学
关键词: 单端反射半导体光放大器静态特性噪声谱
分类号: TN722
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要

反射半导体光放大器(RSOA)具有体积小、功耗低、反应速度快、可以使入射光获得双程增益的优点,目前被应用在波分复用无源光网络中。RSOA作为光放大调制器可以替代成本昂贵的可调激光器或者其他波长选择器件,同时具备反射和放大的能力。本文的主要任务是从理论上研究RSOA的静态特性,对影响RSOA的参数进行优化,使RSOA更适用于商业化生产。本文首先采用分段的方法建立了理想的一维静态模型,这种模型不考虑放大自发辐射噪声。通过对静态模型进行数值模拟,得到了载流子浓度和光功率在有源区内的分布,研究有源区长度、端面反射率、注入电流对RSOA静态特性的影响。本文还建立了一种通用的模型,把放大自发辐射和两个端面的反射率都考虑进来。对功率和噪声谱做了详细的研究,进而描述了放大自发辐射的影响。本文在基于SOA的基础上建立了RSOA的两种模型,理论上对其参数进行优化。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题研究的背景、目的及意义  8-10
    1.1.1 光放大技术在光纤通信中的作用  8-9
    1.1.2 光纤通信的优点和技术发展  9
    1.1.3 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 课题研究的现状  10-11
  1.3 本文的主要内容  11-13
第2章半导体光放大器的基本理论  13-22
  2.1 光的吸收与辐射的半经典理论  13-14
  2.2 半导体光放大器的结构和原理  14-17
    2.2.1 半导体光放大器的PN 结  15-16
    2.2.2 光增益  16-17
    2.2.3 SOA 的结构特点  17
  2.3 半导体光放大器的性质  17-21
    2.3.1 自发复合速率  17-18
    2.3.2 半导体光放大器的增益与带宽  18-20
    2.3.3 SOA 的噪声  20
    2.3.4 模式限制因子Γ  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章理想反射式半导体光放大器  22-40
  3.1 单端反射半导体光放大器的工作原理  22-23
  3.2 RSOA 基本方程的建立  23-27
    3.2.1 RSOA 中光场传输方程的建立  23-26
    3.2.2 载流子速度方程的建立  26-27
  3.3 RSOA 理想模型的建立  27-30
    3.3.1 理想模型中载流子浓度和光功率方程  27-28
    3.3.2 对理想模型进行数值模拟  28-30
  3.4 RSOA 理想模型的静态特性  30-39
    3.4.1 入射光功率不同时载流子浓度和光功率的分布  31-34
    3.4.2 RSOA 的反射率对增益特性的影响  34-36
    3.4.3 RSOA 的有源区长度对增益特性的影响  36-38
    3.4.4 偏置电流对增益特性的影响  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章完整的反射半导体光放大器  40-52
  4.1 完整的RSOA 的模型  40-43
    4.1.1 完整RSOA 模型的建立  40-41
    4.1.2 放大自发辐射SASE ( N )  41-42
    4.1.3 RSOA 的增益特性  42-43
  4.2 RSOA 材料增益特性  43-44
  4.3 放大自发辐射噪声谱特性分析  44-46
    4.3.1 不同载流子浓度下的自发辐射谱  44-45
    4.3.2 自发辐射噪声与纵模间隔的关系  45
    4.3.3 RSOA 的输出谱特性  45-46
  4.4 载流子浓度和光功率分布  46-51
    4.4.1 载流子浓度随有源区长度的分布  47-48
    4.4.2 信号光功率和ASE 的光功率在源区内的分布  48-50
    4.4.3 注入电流不同时的光功率  50
    4.4.4 反射率不同时的光功率  50-51
  4.5 本章小结  51-52
结论  52-54
参考文献  54-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间发表的论文  61

单端反射半导体光放大器静态特性理论研究

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