基于耦合腔的VCSOA增益帶寬優(yōu)化及其交叉增益調(diào)制.pdf

1、隨著垂直腔半導(dǎo)體面發(fā)射激光器(VCSEL)技術(shù)以及其制造工藝的日益成熟，垂直腔半導(dǎo)體光放大器(VCSOA)也受到了人們的廣泛關(guān)注。研究表明，VCSOA克服了傳統(tǒng)邊發(fā)射半導(dǎo)體光放大器(SOA)對光纖耦合效率低和對偏振較敏感等缺點，并且具有低噪聲、低制造成本等優(yōu)點，其在光調(diào)制、光開關(guān)、光檢測以及波長轉(zhuǎn)換等方面有著潛在的應(yīng)用前景。 受限于其F-P腔結(jié)構(gòu)的線寬，VCSOA的增益帶寬通常較窄，因此本文通過合理設(shè)計其頂層分布布拉格反射光柵(

2、DBR)膜堆結(jié)構(gòu)，提出構(gòu)造無源-有源耦合腔來拓展VCSOA增益帶寬的新思路。在研究方法上，對VCSOA有源區(qū)內(nèi)的量子阱、勢壘、分割量子阱堆的基層和DBR等膜層分別建立特征矩陣，并將它們按構(gòu)成器件的順序依次相乘，得到了整個VCSOA的傳輸矩陣。在反射模式下，結(jié)合其襯底折射率，就可以計算出耦合腔VCSOA的信號增益及增益帶寬。對雙腔和三腔結(jié)構(gòu)的VCSOA的研究結(jié)果表明，相對于單腔結(jié)構(gòu)VCSOA，其增益帶寬水平提高了170％以上。 在

3、進(jìn)一步拓展該耦合腔結(jié)構(gòu)器件的應(yīng)用方面，本文首次仿真模擬了基于VCSOA的交叉增益調(diào)制(VCSOA-XGM)波長轉(zhuǎn)換技術(shù)。首先應(yīng)用傳輸矩陣法分析了光場在VCSOA腔內(nèi)的分布，然后利用邊界條件以及其內(nèi)部層與層之間的連續(xù)條件，得到了VCSOA內(nèi)部光場分布與外部注入泵浦光、信號光之間的聯(lián)系，推導(dǎo)出了分別對應(yīng)于泵浦光、信號光的平均光子密度，通過和載流子方程相結(jié)合，建立了VCSOA-XGM理論模型。仿真獲得了上下各4nm的波長轉(zhuǎn)換范圍，并重點研究了