單端量子點(diǎn)半導(dǎo)體光放大器的動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、全光通信是目前光纖通信技術(shù)發(fā)展的主要方向，其在解決節(jié)點(diǎn)間光/電/光轉(zhuǎn)換瓶頸問題的同時(shí)也提高了光纖帶寬利用率。光信號(hào)在光領(lǐng)域處理是全光通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮優(yōu)勢的基礎(chǔ)，而實(shí)現(xiàn)全光信息處理又依靠光器件，尤其以半導(dǎo)體光放大器（SOA）為基礎(chǔ)的各種功能器件成為光信息處理的關(guān)鍵。SOA可分為體材料Bulk-SOA、量子阱QW-SOA、量子線SOA以及量子點(diǎn)SOA（QD-SOA），其中QD-SOA性能優(yōu)越，態(tài)密度是離散的δ函數(shù)，具有高增益、低溫度靈敏性、低線

2、寬增強(qiáng)因子及門限電流小等特點(diǎn)。然而雙端 QD-SOA應(yīng)用于全光通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，信號(hào)經(jīng)處理后消光比容易退化。單端QD-SOA與雙端QD-SOA不同，后端面鍍有適當(dāng)反射率的增透膜，通過雙程增益就可以消除光信號(hào)消光比退化現(xiàn)象。本文主要對(duì)單端QD-SOA在全光信息處理方面應(yīng)用進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：
　　1.首先詳細(xì)討論了光纖通信的發(fā)展歷程，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)各基本組成部分(信源、傳輸媒介及光器件)進(jìn)行描述，分析了這種通信方式能夠解決光/電/

3、光轉(zhuǎn)換瓶頸問題的原因。然后介紹了實(shí)現(xiàn)全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)和邏輯運(yùn)算門技術(shù)的常規(guī)方法，最后闡述了研究單端QD-SOA的目的及意義。
　　2.在討論傳統(tǒng)SOA和雙端QD-SOA運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了單端QD-SOA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)光雙倍放大原理，另外對(duì)有源區(qū)量子點(diǎn)材料態(tài)密度、制備方法和應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了相關(guān)介紹。
　　3.依據(jù)光信號(hào)在 QD-SOA的傳播方程，有源區(qū)分段方法，并采用牛頓迭代方法求解載流子的三能級(jí)躍遷速率方程，

4、建立了針對(duì)研究單端 QD-SOA靜態(tài)特性的理論模型。通過靜態(tài)模型，分析了單端 QD-SOA的靜態(tài)增益及載流子能級(jí)間分布。在有源區(qū)粗分段基礎(chǔ)上，對(duì)每小段再次細(xì)化，利用定步長的四階龍格-庫塔法求解非線性躍遷速率方程，最終建立了研究單端QD-SOA動(dòng)態(tài)特性模型。
　　4.構(gòu)建了基于 XGM效應(yīng)的單端 QD-SOA波長轉(zhuǎn)換器方案，通過動(dòng)態(tài)模型研究了轉(zhuǎn)換光增益、啁啾以及消光比特性，分析了輸入光功率、有源區(qū)長度、最大模式增益、線寬增強(qiáng)因子、能