基于SOA的连续波单波长与多波长环形腔光纤激光器
发布时间：2021-04-15 00:33
光纤激光器具有理想的光束质量、超高的转换效率、高稳定性以及体积小等诸多突出优点,在光通信系统、光纤传感器网络、光谱学和光信息处理等方面均得到了广泛应用。近年来,半导体光放大器（SOA）以其体积小、重量轻、功耗低、易于与其它光学元件集成等优点而备受关注,基于SOA的光纤激光器的研究也逐渐成为了各课题组研究的热点。本文对基于半导体光放大器（SOA）的连续波单波长与多波长环形腔光纤激光器以及SESAM对起振模式数的压缩效应进行了研究。主要研究内容如下:1、研究了不同注入电流情形下,InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器的自发辐射特性。在一定注入电流和工作温度时,InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器的自发辐射线型函数可用高斯函数描述。当注入电流逐渐增加时,InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器自发辐射峰值功率逐渐达到饱和,这是由于增益饱和引起的。同时,自发辐射中心波长随着注入电流的增加而向短波方向移动,当注入电流从50 mA增加到350 mA时,中心波长从1568.6 nm移动到1540.75 nm,带宽从49.2 nm增加到82.5 nm,这是由于InP/InGaAsP多...
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的法布里-珀罗激光器Fig.2-1.TypicalFabry-Perotlaserdiode
第2章SESAM对SOA增益介质自发辐射谱的压缩7第2章SESAM对SOA增益介质自发辐射谱的压缩激光又称自激振荡器，从量子光学的角度来看，激光来自于腔内增益介质的自发辐射，从另一方面来讲，自发辐射会引起激光噪声。半导体可饱和吸收镜(SESAM)是一种具有集成半导体饱和吸收体的反射镜结构，具有以下基本特点：它们在足够高的脉冲能量下饱和，降低了器件的吸收，提高了器件的反射率，被广泛应用于超短脉冲激光器，同时SESAM也可以抑制激光的脉宽[53,54]。本章对SESAM对SOA增益介质自发辐射谱的压缩特性进行了研究。2.1半导体光放大器的光放大原理半导体光放大器(由SOAs和BOAs两部分组成)与法布里-珀罗激光器设计上相似，不同之处在于法布里-珀罗激光器在半导体芯片的两端都有反射层，端面的光反馈建立了一个腔，可在其中产生激光，典型的法布里-珀罗激光器如下图2-1所示。图2-1.典型的法布里-珀罗激光器Fig.2-1.TypicalFabry-Perotlaserdiode半导体光放大器在半导体芯片的两端都有抗反射层，抗反射层限制了光的反馈，激光将不会出现，如下图2-2所示。图2-2半导体光放大器Fig.2-2.Semiconductoropticalamplifier
第2章SESAM对SOA增益介质自发辐射谱的压缩8对于所有放大器来说都有基本特性，半导体光放大器工作在两个状态：一是线性状态，也就是连续增益状态，另一个非线性状态，也就是饱和输出状态，如下图2-3所示。当用于放大调制信号时，线性域通常用于消除与模式相关的失真、多通道相声和掺铒光纤放大器共有的瞬态响应问题。利用半导体增益介质(交叉增益调制、交叉相位调制)的高度非线性特性，实现波长转换、光3R再生、标头识别等高速光信号处理功能。Fig.2-3半导体光放大器的线性与非线性工作状态Fig.2-3.Linearandnon-linearregionsofSOAoutput对于一个连续波输入的信号，半导体光放大器输出的功率由可饱和输出功率(Psat)决定。可饱和输出功率为小信号增益压缩3dB时的输出功率，可以获得的最大连续波功率约比饱和功率高3dB左右。BOAs和SOAs是单程行波放大器，在单色和多波长信号下性能都很好。因为BOAs只能仅仅放大一个偏振状态，它们一般应用于研究光的偏振方向是已知的情况。对于偏振方向未知的光就需要用到半导体光放大器。然而，由于设计的SOA时需要对光的偏振方向敏感，所以通常BOAs的增益、噪声、带宽和饱和吸收功率均高于SOAs，下图2-4为半导体光放大器的内部图。图2-4光放大芯片的内部示意图Fig.2-4.Internaldiagramofopticalamplifierchip
本文编号：3138309
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的法布里-珀罗激光器Fig.2-1.TypicalFabry-Perotlaserdiode
第2章SESAM对SOA增益介质自发辐射谱的压缩7第2章SESAM对SOA增益介质自发辐射谱的压缩激光又称自激振荡器，从量子光学的角度来看，激光来自于腔内增益介质的自发辐射，从另一方面来讲，自发辐射会引起激光噪声。半导体可饱和吸收镜(SESAM)是一种具有集成半导体饱和吸收体的反射镜结构，具有以下基本特点：它们在足够高的脉冲能量下饱和，降低了器件的吸收，提高了器件的反射率，被广泛应用于超短脉冲激光器，同时SESAM也可以抑制激光的脉宽[53,54]。本章对SESAM对SOA增益介质自发辐射谱的压缩特性进行了研究。2.1半导体光放大器的光放大原理半导体光放大器(由SOAs和BOAs两部分组成)与法布里-珀罗激光器设计上相似，不同之处在于法布里-珀罗激光器在半导体芯片的两端都有反射层，端面的光反馈建立了一个腔，可在其中产生激光，典型的法布里-珀罗激光器如下图2-1所示。图2-1.典型的法布里-珀罗激光器Fig.2-1.TypicalFabry-Perotlaserdiode半导体光放大器在半导体芯片的两端都有抗反射层，抗反射层限制了光的反馈，激光将不会出现，如下图2-2所示。图2-2半导体光放大器Fig.2-2.Semiconductoropticalamplifier
第2章SESAM对SOA增益介质自发辐射谱的压缩8对于所有放大器来说都有基本特性，半导体光放大器工作在两个状态：一是线性状态，也就是连续增益状态，另一个非线性状态，也就是饱和输出状态，如下图2-3所示。当用于放大调制信号时，线性域通常用于消除与模式相关的失真、多通道相声和掺铒光纤放大器共有的瞬态响应问题。利用半导体增益介质(交叉增益调制、交叉相位调制)的高度非线性特性，实现波长转换、光3R再生、标头识别等高速光信号处理功能。Fig.2-3半导体光放大器的线性与非线性工作状态Fig.2-3.Linearandnon-linearregionsofSOAoutput对于一个连续波输入的信号，半导体光放大器输出的功率由可饱和输出功率(Psat)决定。可饱和输出功率为小信号增益压缩3dB时的输出功率，可以获得的最大连续波功率约比饱和功率高3dB左右。BOAs和SOAs是单程行波放大器，在单色和多波长信号下性能都很好。因为BOAs只能仅仅放大一个偏振状态，它们一般应用于研究光的偏振方向是已知的情况。对于偏振方向未知的光就需要用到半导体光放大器。然而，由于设计的SOA时需要对光的偏振方向敏感，所以通常BOAs的增益、噪声、带宽和饱和吸收功率均高于SOAs，下图2-4为半导体光放大器的内部图。图2-4光放大芯片的内部示意图Fig.2-4.Internaldiagramofopticalamplifierchip
本文编号：3138309
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3138309.html
