[发明专利]一种半导体光放大器装置和操作方法

说明书

本发明的目的是提供一种半导体光放大器(SOA)装置和操作SOA装置的方法。根据本发明的半导体光放大器(SOA)装置，包括：光检测装置，用于测量输入到所述半导体光放大器的光信号的功率；控制装置，用于基于所述光检测器所测量的功率将多路电流分别注入到各个驱动电极；半导体光放大器，具有上层半导体衬底和下层半导体衬底，所述上层半导体衬底和下层半导体衬底中间具有半导体波导层，并且有多个驱动电极位于所述上层半导体衬底的表面上，所述多个驱动电极沿着光放大器波导层中的光传播方向延伸。本发明具有以下优点：与一般的具有一个电极的SOA装置相比，根据本发明的方案能够提高SOA的线性增益且增加SOA的线性放大区间，从而在更大的接收功率范围内进行无误码的信号放大，进一步避免信号传输的失真。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种半导体光放大器(SOA)装置和操作方法。

背景技术

在当今的无源光网络(Passive Optical Network，PON)及光纤入户网络(fiber-to-the-home，FTTH)中，光放大器将被广泛地应用以延长传输距离并扩大功率分光比。由于可调谐激光源的输出功率低和外部调制带来的插入损耗，需要在下行方向传输信号之前将进行信号放大。另一方面，由于长距离无源传输和高分光比，导致上行的接收信号功率可能非常低。在这样的情况下，需要进行信号预放大来实现在中心站(central office，CO)的无误码接收。此外一些研究组织和网络运营商正在讨论并提议进一步延长光接入网的传输距离和扩展分光比，其传输距离将延至100公里，分光比高达1:256甚至1:1024。为了实现长距离光网络传输，系统损耗预算将大幅增加。

在所有光放大器中，半导体光放大器(semiconductor opticalamplifier，SOA)将成为最有潜力的候选，从而增加同一CO业务的客户数量及传输距离，这是由于其偏振不敏感的增益特性，较低的成本，较低的噪声系数和较高的增益。此外SOA超宽的增益谱区间(1280nm到1650nm)使得其相对于传统的光纤放大器(erbium doped fiberamplifiers，EDFAs)更具有吸引力。然而，对于SOA的性能要求是具有挑战性的，尤其是在上行传输方向。各个用户的地理位置的差异和多级非对称分光器的网络架构导致了各个用户产生不同的路径损耗，使得输入至SOA的信号功率变化较大。这就需要SOA具有很高的输入功率动态范围(input power dynamics range，IPDR)或很宽的线性区间来实现无失真放大。IPDR的定义为在确保SOA放大过程中无信号失真的情况下允许输入的最大信号功率范围。图1示出了基于现有技术的一种SOA的结构示意图，而基于现有技术的SOA的线性区间有限，导致其IPDR一般较小。

一种现有的提高SOA的线性区间的方式是采用线性光放大器(linearopticalamplifier，LOA)。LOA和SOA都是半导体器件，因此，具有体积小，利于集成和超宽增益谱等优点。由于LOA具有诸如超线性放大增益，高饱和输出、低串扰、低噪声和宽带增益箝制等巨大优势，其可应用于波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)网络，尤其是对于多通道信号同时放大。

LOA相对于SOA一个明显区别在于LOA内部需要集成一个垂直腔激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)以提供恒定的放大增益，并抑制激光器腔内的增益竞争。由于VCSEL的光输出方向和SOA内光传播路径垂直，VCSEL和SOA的光场相互正交并相互解耦。因此无须从SOA输出端过滤来自VCSEL的光源。

然而，LOA采用增益箝制机制，导致LOA的线性增益比SOA明显降低。若想要进一步地增加LOA的线性区间就必须以降低线性增益作为代价。此外在C+L波段制造高性能的VCSEL的难度尚大，从而导致提高LOA的功率稳定性成为目前的一个技术瓶颈。与SOA相比，制造LOA的成本更高且制造过程更为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体光放大器(SOA)装置和操作SOA装置的方法。