[发明专利]量子阱偏移光放大器和电吸收调制器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用量子阱混杂(QWI)技术与偏移量子阱(Offset-MQW)结构，结合常规的湿法腐蚀和光刻工艺制作一种量子阱偏移光放大器和电吸收调制器的制作方法。

背景技术

在长距离高速大容量的光网络中，单一信道的速率提高到一定水平时，如＞10Gbps，光信号在传输过程中更易恶化，恶化源主要有：(a)光纤及光器件的群速度色散(GVD)、光纤的偏振模色散导致脉冲展宽；(b)光放大器的自发辐射噪声(ASE)所引起的噪声积累；(c)各种光纤非线性效应，包括交叉相位调制(XPM)、四波混频(FWM)和受激拉曼散射(SRS)等，导致脉冲形状发生畸变。因此，信号再生变得非常重要。传统的再生主要是光-电-光方式，信号的再生在电域完成，光域只负责传输。其性能必然要受到光电转换速度和电子器件本身处理速度的制约，无法满足未来高速光网络的需求。为了解除电子速度的制约，全光信号再生成为首选。顾名思义，全光信号再生就是信号的再生过程都在光域完成，不涉及光电转换和电信号处理，既降低了系统复杂度，又提高了运行速度。

光信号的再生分为三个层次：1R(Reamplification)，再放大；2R(Reamplification and Reshaping)，再放大和再整形；3R(Reamplification、Reshaping and Retiming)，再放大、再整形和再定时。1R再生器相当于在线的信号放大器如半导体光放大器(SOA)或掺铒光纤放大器(EDFA)，这种在线放大器虽然能增加信号的幅度，但是同时会引入附加的ASE噪声。2R再生器则是需要在信号幅度和形状两个方面进行补偿，2R再生同时可以减小信号的幅度噪声，改善信号的消光比。所以，2R再生器可以提高无中继传输距离，尤其是可以多个2R再生器级联使用。但是，随着2R再生器级联数量的增加，时间抖动不断积累，从而限制了最大无中继距离。消除时间抖动的影响，需要时钟恢复技术即Retiming，再加上前面的2R就可以完成光信号的完全再生了。由此可见，全光2R再生是全光信号再生的重要组成部分。

全光2R再生的实现方式各异，总结起来可以分为以下两大类：

(1)利用光纤中的各种非线性效应，如自相位调制(SPM)、四波混频(FWM)或多波混频(MWM)等。利用光纤实现2R再生的优点在于超快的响应时间(＜1ps)；与传输光纤兼容，不存在耦合问题；最近的研究表明，这种方式可以实现多波长同时再生。但这种方式的缺点也比较明显，如系统体积庞大，无法集成；对峰值波动的改善有限；固有的波长变换等。

(2)利用各种半导体器件中的非线性，如半导体光放大器、基于半导体光放大器的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)、电吸收调制器(EAM)或可饱和吸收体(SA)、半导体光放大器和电吸收调制器或可饱和吸收体相结合等。与光纤相比，半导体器件结构紧凑、利于集成，容易实现多功能性。单独的半导体光放大器，可以利用自相位调制、非线性偏振旋转(NPR)等实现2R再生，但是运行速度受到载流子恢复时间的限制。为了克服载流子恢复时间的影响，可以采用干涉仪结构即基于SOA的MZI。基于SOA的MZI可以实现很高的速率，但是难点在于器件的制备方面。干涉仪结构需要两个臂的各种参数严格相等，这就对工艺精度提出了很高的要求。电吸收调制器或可饱和吸收体利用的是饱和吸收效应，可以有效的消除低位噪声，但对高位噪声的改善有限。此外，这类器件固有的吸收本性需要很高的入射光功率。为了降低输入光功率，可饱和吸收体或电吸收调制器可以和半导体光放大器级联使用，同时半导体光放大器的饱和增益特性还可以降低高位噪声。此外，电吸收调制器和半导体光放大器可以单片集成，单一器件就可以实现2R再生，降低了系统的复杂度。因此，半导体光放大器和电吸收调制器的单片集成器件是最有前途的2R再生器。