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半导体光放大器

本页面主要介绍半导体光放大器的原理、特性。

原理

SOA 的基本工作原理类似于半导体激光器。使用受激辐射，SOA 有两种结构，法布里-珀罗放大器 FPA 和非谐振的行波放大器 TWA。

FPA

FPA的放大特性主要取决于FP腔的反射特性和有源区的介质特性。FPA的带宽比行波型半导体激光器的带宽小得多，不适宜于在DWDM光纤系统中作为放大器使用，但可作为有源滤波器、光子开关和光波长转换器等。

TWA

非谐振的行波放大器 TWA 能用于较宽波段内的不同波长光放大。近年来备受关注。TWA 通常使用的方法是两端连接到光纤上，形成在线放大器。

TWA 在放大光信号同时也放大了自发辐射光，即放大了自发辐射噪声。解决的方法是利用放大的自发辐射噪声谱宽的特点，在输出端利用窄带滤波器将其滤掉，而只让所需的光信号通过。

特点

半导体光放大器的优点是：

  1. 尺寸小，约零点一到一毫米。
  2. 增益高，约 15-30 dB。
  3. 频带宽，约 50-70 纳米。其工作波长可覆盖 1.33μm 和 1.55μm 波段，这是掺铒光纤放大器所无法做到的。
  4. 功率消耗低。
  5. 制作工艺上成熟，且便于光集成。

半导体光放大器的缺点是：

  1. 与光纤的耦合损耗大，可达 5 dB 左右。
  2. 稳定性差，由于放大芯片的有源区截面形状近似为矩形，放大器对两个正交的偏振模式将有不同的光增益作用，也就是说它的增益与信号的偏振态有关，同时增益对环境温度也很敏感。
  3. 噪声特性稍差。用半导体光放大器对多个波长通信同时进行放大时，其 FWM 等非线性效应将引起通道间的串扰。