半導體光放大器理論模型及仿真技術研究.pdf

1、半導體光放大器(SOA)以其工作波長范圍大、體積小、功耗低、反應速度快、非線性大和易于集成等優(yōu)點，在DWDM網絡扮演越來越重要的角色。半導體光放大器在光通信網中除了用于線路放大器外，還在全光波長轉換器、調制器、光開關等方面的應用具有突出的優(yōu)勢。 對半導體光放大器的數(shù)值建模與仿真分析是對其進行分析與設計的基本技術基礎。同實驗研究相比，它具有簡單、方便、分析設計速度快、成本低廉等優(yōu)點。同時，它同實驗研究也是相輔相成的，通過仿真分析可

2、以指導實驗研究，而實驗結果又可以為仿真分析中所使用的模型與參數(shù)的改進提供可靠的依據。 本文對半導體光放大器的基本理論和數(shù)值仿真模型進行了較為系統(tǒng)和深入的研究，主要包括以下幾個方面： 1，較為系統(tǒng)地論述了半導體光放大器的基本結構和工作原理，在此基礎上導出了基于腔內電磁場隨機光場展開的SOA行波方程和載流子速率方程。 2，采用SOA長度分段和噪聲分段的方法建立了一維半導體光放大器靜態(tài)模型，并對模型進行數(shù)值化，利用FO

3、RTRAN語言實現(xiàn)SOA的仿真，詳細分析了信號光、ASE噪聲以及載流子濃度在半導體光放大器長度的分布，研究了各種參數(shù)對半導體光放大器增益，飽和增益，噪聲譜的影響。 3，建立基于信號和隨機噪聲光場的半導體光放大器動態(tài)模型，并對模型進行數(shù)值化，利用FORTRAN語言實現(xiàn)對SOA器件的仿真，詳細分析了半導體光放大器對時域信號的放大作用，研究了各種參數(shù)對半導體光放大器性能的影響。 4，利用所建立的半導體光放大器時域動態(tài)仿真模型，