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半导体光学放大器

半导体光学放大器(SOA/BOA)是一种把半导体激光器结构作为放大装置使用的器件,设计上和法布里-珀罗激光二极管相似,区别是法布里-珀罗激光二极管在半导体芯片的两端都有反射膜,两个表面反射的光反馈构成了一个能产生受激发光的腔体,半导体光学放大器在半导体芯片两端都镀有增透膜(AR),增透膜限制了光到芯片里的反馈,这样激光就不会产生。

因为具有能带结构所以其增益带宽比采用光纤放大器宽,另外通过改变所使用的半导体材料的组成可使波长使用范围超过100nm,这是半导体光学放大器的一个突出特点。


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  • 相关应用

•  结构简单、体积小,便于与其他光器件集成

•  利用半导体激光器技术,制作工艺成熟,成本低、寿命长、功耗小

•  工作波段可覆盖1.31.6μm波段,这是EDFAPDFA所无法实现的

•  典型应用:嵌入式放大器、探测器预放、快速光学开关(~1纳秒的开关速度)、波长变换器、助推激光发射器、补偿传送MUX/DeMUX插入损耗、光学快门

产品原理

半导体光学放大器的原理与掺稀土光纤放大器相似但也有不同,其放大特性主要取决于有源层的介质特性和激光腔的特性。它虽也是粒子数反转放大发光,但发光的媒介是非平衡载流子即电子空穴对,而非稀有元素。通过适当的选择半导体材料,就可使发射或吸收波长处于光通信所需要的范围(1300nm1550nm)内的带隙。相比光纤放大器,半导体光学放大器最大弱点是与光纤耦合损耗大,噪声及串扰较大,易受环境温度影响。

BOA和SOA是单程行波放大器,对单色和多波长信号的性能都很好。SOA是一种偏振不敏感的光学放大器,它能够放大所有偏振态,是理想的嵌入式放大器,如果输入光的偏振态未知或者有波动那使用SOABOA由高效的InP/InGaAsP多量子阱(MQW)层结构组成,放大器的输入输出和芯片上的脊形波导相耦合,BOA只放大一种偏振态,最适合已知输入光的偏振态的应用,BOA的增益、噪声、频宽和饱和功率规格优于SOA

和所有的典型放大器一样,SOA/BOA在两个区域内工作:一个线性、平坦、恒定增益的区域和一个非线性、饱和输出的区域。当用于放大调制的信号时,线性区域通常被用于消除图形有关的失真,多通道串扰和EDFA所共有的瞬态响应问题。非线性区域可以利用半导体增益介质高度非线性的优点(交叉增益调制、交叉相位调制),进行波长转换、光学3R重建、激光头识别和其他高速光学信号处理功能。

对于连续输入信号,放大器在线性区域内可产生的最大功率用Ppeak表示。放大器产生的功率大小由饱和输出功率Psat决定。注意,在下图中,Ppeak为线性区域内的最大输出功率,Psat为非线性区域内的饱和输出功率。Psat被定义为小信号增益被压缩3dB时的输出功率。可以推出,最大连续功率大约比饱和功率高3dB

SOA Linear verse Non-linear Regimes

C波段半导体光学放大器(SOA)产品参数(更多产品型号请咨询销售人员)

 

 

Min

Typical

Max

Operating Current

IOP

-

500 mA

600 mA

Operating Wavelength Range

 

1528 nm

-

1562 nm

Center Wavelength

λC

-

1550 nm

-

Saturation Output Power (@ -3 dB)

PSAT

6 dBm*

9 dBm*

-

Small Signal Gain (Over C-Band @ Pin = -20 dBm)

G

15 dB

20 dB

-

Gain Flatness (Over C-Band @ Pin = -20 dBm)

ΔG

-

-

-

Gain Ripple (p-p) @ IOP, λC

δG

-

0.2 dB

0.5 dB

Polarization Dependent Gain

PDG

-

1 dB

2.5 dB

Noise Figure

NF

-

10 dB

11.5 dB

Forward Voltage

VF

-

1.4 V

2.0 V

Chip Length

-

-

1.0 mm

-

Waveguide Refractive Index

-

-

3.2

-

TEC Operation (Typical/Max @ TCASE = 25/70 °C)

TEC Current

ITEC

-

0.4 V

4.0 V

TEC Voltage

VTEC

-

10 kΩ

-

Thermistor Resistance

RTH

-

0.2 A

1.5 A

Connector

FC/APC

*饱和输出功率与波长λ有关)

C波段半导体光学放大器(SOA)产品曲线(更多产品型号请咨询销售人员)

——了解更多产品型号请咨询销售人员!

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