スペクトルスライス手法による多波長集積化光源

采用光谱切片方法的多波长集成光源

• 批准号: 01J11483
• 负责人: 大和屋 武
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J11483/
• 关键词: 半導体光増幅器(SOA); 増幅自然放出光(ASE); 前置増幅器; 多波長光源; スペクトルスライス; 半導体光増幅器; 増幅自然放出光; 利得飽和; 雑音抑圧

半導体光増幅器(SOA)の利得飽和に伴い起こる増幅自然放出(ASE)光変調の動特性について詳細に調べた.ASE変調速度の入力信号波長依存性を調べた結果,残留反射の大きい長尺SOAでは,大きな波長依存性が生じることが分かった.また,ASE変調速度は高バイアス,長尺素子で高速化し,10GHz以上,最大20GHzの高速応答が得られることを明らかにした.さらに入力信号光強度依存性を調べた結果,高入力信号強度時に応答速度が低速化することが分かった.さらに前進ASEと後進ASEの比較を行い,後進ASEの方が1.5倍程度の高速応答が得られることを明らかにした.今回明らかとしたASE変調の動特性は,飽和SOAを用いた機能素子でも役立つため重要である.本研究ではこれまでに,飽和SOAのASE変調を用いた前置増幅器を提案した.今回,前置増幅器の構造最適化を行った.SOAの数値解析を行い,前置増幅器に用いるSOAの設計指針を明らかにした.その結果,入力信号光による利得飽和は促進し,後進ASEによる利得飽和は抑圧することで前置増幅器の利得が増加することが分かった.そこで,多電極および2電極SOAを提案した.この構造では,素子前方の電極で電流密度を大きくし,後方で小さくすることで,キャリア寿命時間,および媒質利得を伝播軸方向で変化させることが出来る.その結果,信号光・ASE光の利得飽和を制御できる.これらのSOAを使用することで,前置増幅器の利得が通常SOAに比べ最大6dB増加し,受信感度も5dB程度向上する.その結果,10Gbit/sの受信感度が-27.7dBmとなると見積もられる.

我们详细研究了半导体光放大器 (SOA) 中增益饱和时发生的放大自发发射 (ASE) 光调制的动态特性。通过研究 ASE 调制速度对输入信号波长的依赖性，我们发现：具有大残余反射的长SOA 此外，我们发现ASE调制速度随着高偏置和长元件的增加而增加，并且可以获得10 GHz或更高、高达20 GHz的高速响应。此外，通过研究输入信号光强度依赖性，发现当输入信号强度高时，响应速度变慢。此外，我们比较了前向ASE和后向ASE，发现后向ASE具有响应速度这次揭示的 ASE 调制的动态特性非常重要，因为它们对于使用饱和 SOA 的功能元件也很有用。这次，我们对SOA的结构进行了优化，并阐明了前置放大器中使用的SOA的设计准则，结果发现，由于输入信号光的增益。由于ASE落后，可以通过促进饱和和抑制增益饱和来提高前置放大器的增益。因此，我们提出了多电极和两电极SOA。在这种结构中，电流是密度的通过增大该值并在后面减小该值，可以在传播轴方向上改变载流子寿命和介质增益。从而可以控制信号光和ASE光的增益饱和。使用这些SOA作为前置放大器的增益较普通SOA提升了6dB，接收灵敏度也提升了约5dB。因此，10Gbit/s下的接收灵敏度预估为-27.7dBm 。

项目成果

大和屋武, 小山二三夫: "半導体光増幅器を用いたスペクトルスライス光の雑音抑圧"電子情報通信学会論文誌C. Vol.J85-C No.6. 417-423 (2002)

Takeshi Yamatoya、Fumio Koyama：“使用半导体光学放大器的光谱切片光的噪声抑制”IEICE Transactions C. Vol.J85-C No.6 (2002)。

T.Yarnatoya, F.Koyama: "Optical Preamplifter Using Optical Modulation of Amplifted Spontaneous Emission in Saturated Semiconductor Optical Amplifier"IEEE J.Lightwave Thecnol.. Vol.22,No.5. (2004)

T.Yarnatoya、F.Koyama：“在饱和半导体光放大器中使用放大自发发射的光学调制的光学前置放大器”IEEE J.Lightwave Thecnol.. Vol.22，No.5。

T.Yamatoya, F.Koyama: "Optical Preamplifier Using Anti-Reflection-Coating-Free Semiconductor Optical Amplifier with Signal-Inverted ASE"IEEE Photon.Technol.Lett.. Vol.15,No.8. 1047-1049 (2003)

T.Yamatoya、F.Koyama：“使用带信号反转 ASE 的无防反射涂层半导体光学放大器的光学前置放大器”IEEE Photon.Technol.Lett.. 第 15 卷，第 8 期。

T.Yamatoya, F.Koyama: "High-Speed Operation of Optical Preamplifier Using Inverted Amplified Spontaneous Emission Signal of Saturated Semiconductor Optical Amplifier"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.41 No.6. L638-L640 (2002)

T.Yamatoya、F.Koyama：“利用饱和半导体光放大器的反相放大自发发射信号实现光前置放大器的高速运行”Jpn。