F_P半导体光放大器的频率响应特性_王刚
+
g0 (|U|2 +|V|2 )n}
(7)
而根据式(3)和(4)可得前后向光场的小信号量所对
应的边界条件为
z =0 ∶u(0)= 1 -R 1 a + R1 v(0)
z =L ∶v(L)= R2 u(L), b = 1 -R2 v(L) (8)
这里 假 设 输 出 光 场 为 At =[ At0 +bcos (ωt )] × cos(ω0 t), 而 At0 为输 出功率稳态值 , b 为其 小信号 量。
较大(图 3(b))时得到的结果极为相似 , 都表现出了 高通的滤波特性 , 而仅仅是小信号响应的增益有所 不同 。综合图 2 与图 3 的计算结果 , 我们可以得到 以下结论 :F PSOA 在饱和 工作区内对不同调制频 率的调幅输入信号表现出了一种“通高频 、阻低频” 的高通特性 , 即放大器对高频信号的放大能力要强 于对低频信号的放大能力 。 而且 , 这种特性基本不 受 F PSOA 中不同反射率结构配置的影响 。 即无论 是前端面高后端面低(图 2), 或是前端面低而后端 面高(图 3(b)), 以及两个端面反射率都较高的情况 下(图 3(a)), F PSOA 都将对输入的调幅光信号起 到一种高通滤波器的作用 。
根据边界条件(8)及稳态计算结 果(即 U (z)、 V(z)和 N 0(z)), 利用有限差分法对方程组(7)进行 求解 , 就可以得到放大器中光场与载流子浓度的小 信号量 u(z)、v (z)和 n(z)。 而我 们在 这里 定义 F PSOA 的归一化频率响应为 η(ω)=10lg( b/ a ), 可见根据前面的计算结果就很容易得到 FP SOA 的 频率响应特性 。
WANG Gang , RONG Jian , YANG H uajun , LIU Pusheng , YAN Yimin
(School of Physical Electronics , University of Electronics Science and Technology of China, Chengdu 610054 , CHN)
收稿日期 :2009 -02 -23 .
基金项目 :电子科技大学青年科技基金项目(JX0737).
算基础上指出工作在饱和 状态下的 T WSOA 的频 率响应不仅具有高通特性 , 而且应该存在两个特征 频率 , 最后利用实验验证了理论结果 。文献[ 3] 中作 者提出了一种基于直接扣 除法的 T WSOA 的频率 响应测量系统 , 所得结果也进一步地验证了以往文 献中的结论 。
Pin 为输入信号光功率 , 类似地 , At = Pout , 而 Pin 为 输出信号光功率 。而放大器稳态增益为 G=Pou t/ Pin 。
现在假设输入光信号 为一束调幅波 , 即 Ain = [ A0 +αcos(ωt)] co s(ω0 t), 其中 ω0 和 ω分别为载波 和调制频率 , A0 和 a 则为载波和调制信号的振幅 。 根据小信号分析原理 , 此时腔内正反向传播的光场 和载流子浓度都分别具有如下形式 :
Abstract : St arti ng f rom the travelling rate equat ions describing t he interactions be tw een carriers and pho to ns inside the F abry Perot semico nduct or optical amplifiers(F PSOAs), a se t of diff erent ial equations in te rm s of the pert urbatio ns of the f orw ard and backw ard optical f ields in the cavit y are obtained via small sig nal analy sis .Based o n t hese equations , the f requency response charact eri stics of F PSOAs are investig ated .T he result s show that F PSOAs po ssess hi gh -pass f requency response charact eri stics .T he conclusio n of t his pape r ag rees wi th t he experi ment al result s o f previous lite ratures .
dN dt
=ewId L
-τNe -hνwg d
|E|2
(5)
其中各变量含义与文献中相同, 而总的光场为
E(z)=A(z)+B(z), 这里我们考虑正反向光场相
干叠加的情况 。
利用式(4)可以将有源区中总的光场强度表示
为
|E|2 =|U|2 +|V|2 +2Re[ (U +V)＊(u +v)]
(6)
A(z)=[ U(z)+ucos(ωt)] cos(ω0t) B(z)=[ V(z)+vcos(ωt )] co s(ω0 t) (4)
N(z)=[ N 0(z)+ncos(ωt)] co s(ω0t)
· 46 ·
其中 ,U 、V 和 N 0 分别为各自的稳态值 , 而 u 、v 和 n
则为对应的小信号量 。 同时 , 有源区内的载流子浓 度服从如下速率方程[ 6] :
图 1 F PSO A 的稳态增益饱和 特性 , 其中 I =150 mA , 端面 反射率分别为 R1 =10-1 , R2 =10 -5
将式(6)代入式(1)、(2)和(5)中 , 利用各物理量稳态
值的关系并忽略二阶小量 , 可得如下方程组 :
du dz
=
-iβ
+
1 2
(Γg(N 0 )-α) u
+
1 2
Γg0 Un
du dz
=
iβ
-
1 2
(Γg
(N
0)-α)
v
-
1 2n
=-C{2g(N0)Re[ (U
+V)＊(u +v)]
《 半导体光电》 2010 年 2 月第 31 卷第 1 期
光电器件
王 刚 等 : F-P 半导体光放大器的 频率响应特性
F-P 半导体光放大器的频率响应特性
王 刚 , 荣 健 , 杨华军 , 刘普生 , 严一民
(电子科技大学 物理电 子学院 , 成都 610054)
摘 要 : 从描述 F-P 型半导体光放大器(FP SOA)中光子与载流子相互作用的行波速率方程 出发 , 利用小信号分析法得到了光腔内部前 、后向光场的微扰量的微分方程组 , 并利用其分析了 FPSOA 的频率响应特性 。 计算结果表明 :FPSOA 具有高通的频率响应特性 。 所得结论与已有文 献报道的实验结果符合较好 。
王 刚 等 : F-P 半导体光放大器的 频率响应特性
m2 , N t r =1024 m3 , L =700 μm , Γ=0 .45 , h =6 .63 × 10-34 J · s , n0 =3 .22 , w =1 .4 μm , d =0 .4 μm , τe =1 ns , c =3 ×108 m/ s 。
z =0 ∶A(0)= 1 -R1 Ain + R1 B(0)
z =L ∶B(L)= R2 A(L), At = 1 -R 2 A(L) (3)
其中 , R1 、R2分别为两个端面的能量反射率 , L 为整 个谐振腔长度 , Ain 为输入信号场 , At 为输出信号场 。
在本文中信号光场可以规一化表 示为 Ain = Pin ,
Key words: semiconduct or optical ampli fiers ;f requency response ;small sig nal analy sis
0 引言
目前 , 半 导体 光放 大器(SOA)由 于具 有体 积 小 、功耗低 、响应速度快(皮秒量级)以及易于集成等 优点 , 在光通信及光信息领域引起了越来越多的关 注[ 1-7] 。SO A 对不同调制频率下的输入信号的响应 特性是其应用于通信领域时的一个重要参量 。事实 上 , 一些学者已经从理论和实验两个方面对行波式 半导体光放大器(T WSOA , 即两个端面反射率为 0 的 SOA)的频率响应特性进行了比较系统的研究 。 文献[ 1] 通过理论分析得出了 T WSOA 具有高通频 率响应的结论 , 并提出利用这种高通特性来抑制低 频模式分配噪声的方法 。 文献[ 2] 在更为详细的计
2 计算与分析
这里我们首先给出 FPSOA 的稳态增益饱和特 性的曲线 。 正如前人 所研究的那样 , 分析 SOA 的 频率响应是在其饱和区内进行的 。数值计算中所用 的参数 如下 :λ=1 550 nm , α=20 cm -1 , g0 =10-20
《 半导体光电》 2010 年 2 月第 31 卷第 1 期
图 1 所示为 FPSOA 的增益饱和曲线 。 此时两 个端面反射率分 别为 10-1 和 1 ×10-5 。 根据文 献 [ 4] 的描述 , 这种结构配置的放大器有着较好的动态 工作特性 。可以看出 , 该 F PSOA 的饱和输 入功率 (即使得增益下降至未饱和值一半时的输入功率)约 为 -10 dBm 。在后面的分析中 , 我们将 F PSOA 的 输入信号功率定于 0 dBm(即 1 m W), 在该工作点时 放大器已经处于深度饱和状态 。
1 理论分析
在 SOA 有源区内的总光场可以表示为前向波 和后向波的叠 加 , 其 各自 分别 服从如 下的 行波 方 程[ 5] :
F—P腔的激光稳频技术探讨
F—P腔的激光稳频技术探讨作者：史国庆来源：《市场周刊·市场版》2017年第20期摘要：光电子半导体的发展。
半导体激光器凭借着工作效率高，整体结构简单，工作寿命长，机械强度高，光谱范围宽，可与常用探测器相匹配，成本低的特点被大量的应用在通信领域，航天领域，谱线分析领域。
频率的稳定度的成为了衡量半导体激光器发展的层次。
基于F-P腔的半导体激光器能够拥有较强的稳定性和精度，在一定条件下还具有较强的抗干扰能力，使它具有更广阔的发展空间和发展前景。
在此基础上，运用了PDH技术建立了PDH模型，特别的时针对F-P腔的一系列问题进行研究，充分了解到了激光器的主要是受温度和电流的影响很大，并且分析了在不同的条件下，在稳频的状态的时候，半导体激光器的影响和反应。
关键词：F-P腔；半导体激光器；PDH稳频技术一、绪论（一）稳频技术研究状况稳频技术的原理是为了维持穿过谐振腔光程长度的稳定性，稳频技术主要分为被动稳频和主动稳频。
通过调节F-P腔的腔长长度，使激光重新恢复到稳定的频率上去，从而达到稳频的目的。
稳频技术有饱和吸收法；原子光谱Zeeman效应吸收法；相位调制光外差稳频。
（二）F-P腔的优点及研究现状外腔光反馈元件主要有光栅和F-P腔。
光栅光稳定性较差。
而F-P标准具光反馈稳定性能好，结构简单，可以保证激光器的输出波长始终稳定在系统的中心频率上，并且不会出现频率漂移问题。
F-P腔的优点也不是十全十美的，短期稳定性较低。
所以，要采用一些方法抑制其他因素的扰动诱发的频率漂移，才能尽可能的使激光器得到稳定。
因此半导体激光器的频率是关键，有一种是基于光学元件的稳频，这种电子元件的名字叫做F-P腔，它可以不受波段的限制，成为半导体激光器稳频的主要措施，结合F-P腔的这种特点用来把半导体激光器的稳频恰到好处。
（三）半导体激光器的基本特性半导体激光器主要分为三个部分一部分是激光管，一部分是驱动电源，最后一部分是准直支架三大部分构成半导体激光器产生激光需要适应基本的三个条件：（1）粒子数反转。
采用F-P光学腔的外腔半导体激光器锁相稳频方法
采用F-P光学腔的外腔半导体激光器锁相稳频方法步明繁;刘志刚;张为波;张萌;洪军【摘要】针对外腔半导体激光器出射光频不稳定的问题,提出了一种将Fabry-Perot(F-P)光学腔与锁相放大器相结合的稳频方法,将激光器出射光频稳定在F-P 光学腔的平均腔长相对应的谐振频率上.信号发生器驱动F-P光学腔的腔长按照正弦规律变化,光电探测器将透过F-P光学腔的光信号转化为电信号,锁相放大器将这一电信号与信号发生器的驱动信号进行混频经低通滤波后得到光学腔谐振信号相位误差.利用这一相位误差信号,通过PID控制器对激光器内腔电流和外腔PZT驱动电压两种不同的反馈方式进行反馈控制,实现稳定的输出光频.理论推导出光学腔谐振信号相位误差与激光器波长变化关系,选用F-P光学腔透射峰值时间间隔τ的标准偏差作为评价频率稳定度指标.通过实验验证,选用外腔PZT驱动电压的反馈方式,能将外腔半导体激光器的光频稳定性提高约80％,该方法具有简单高效的特点,并且可以实现较长时间的频率稳定,也能够适用于不同波长的激光器稳频.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2016(050)010【总页数】7页(P125-131)【关键词】稳频;Fabry-Perot光学腔;锁相;Littman结构【作者】步明繁;刘志刚;张为波;张萌;洪军【作者单位】西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】TB96外腔半导体激光器具有转换效率高、线宽窄、体积小、经济性好等特点,广泛应用于精密干涉测量、激光陀螺、大气和环境监测、光通信等领域。
光频稳定性是激光器的一个重要的性能指标,半导体激光器的光频对电流、温度、振动等因素极其敏感,如何提高半导体激光器的光频稳定性一直是外腔激光器研究的热点之一[1-2]。
f-p原理及参数具体说明_0
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------1 / 16f-p 原理及参数具体说明F-P 原理及参数具体说明 1. F －P 干涉仪的简要描述 F －P 干涉仪的核心是两个平面性和平行性极好的高反射光学镜面， 它可以是一块玻璃或石英平行平板的两个面上镀制的镜面， 也可以是两块相对平行放置的镜片， 即为空气间隔，如图 1 所示。
前一种形式结构简单， 使用时无需调整， 比较方便， 体积也小， 但由于材料的均匀性和两面加工平行度往往达不到很高水平， 故性能不如后者优良。
用固定间隔来定位的F －P 干涉仪又常称为 F －P 标准具。
间隔圈常用热膨胀系数小的石英材料(或零膨胀微晶玻璃) 。
它在三个点上与平镜接触， 用三个螺丝调节接触点的压力， 可以在小范围内改变二镜面的平行度， 使之达到满意的程度。
使用时常在干涉仪的前方加聚光透镜， 后方则用成象透镜把干涉图成象于焦平面上， 如图 2 所示。
图 1 F －P 干涉仪的多光束干涉 图 2 法布里－珀罗标准具的使用 F －P 干涉仪采用多光束干涉原理， 关于多光束干涉的详细理论可参阅有关专著， 我们在此就直接利用有关的一些关系式。
设每一镜面的反射率都为 R ， 透射率为 ， 吸收散射等引起的损耗率为 ， 则有-----------------------------------------------------(1) 图 1 中相邻两光束的光程差为------------------------------------ (2) 其中 h 为镜面间隔距离， n 为镜间介质折射率，为入射光束投射角，为光束在镜面间的投射角。
干涉条纹定域在无穷远，在反射中光强分布由下式决定：------------------ (3) 在透射光中光强分布为----------------------------- (4) 其中0I 为入射角为的入射光强；而为相邻光束的相位差，来自由(2) 式表示的光程差和两次反射时的相位差变、：------------------------------------------------ (5) 其中1 、对金属膜可认为常数，对介质膜来说它们是零，下面我们不予考虑。
光纤F-P腔传感器特性研究
（ Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ
ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｓ， ｎ ｏ ｕｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｍｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ｏ ｉ ｌ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｓ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈｅ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｓ ２０， ４０， ６ ０， ８ ０， ９ ０， １ ０ ０ ｃ ｍ． Ｔｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｉ ｓ ｆ ｒ ｅ ｅ ｏ ｆ
６ ８
传感器 与微 系统（ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ）
２ ０ １ ７年 第 ３ ６卷 第 ４期
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ ３ ８ ７ ３ ／ Ｊ ． １ ０ ０ ０ － － ９ ７ ８ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ ００ － ６ ８ － ０ ３
激光锁定FP腔频率的有差锁定研究
结合了磁旋转光谱技术，在细度为４８的谐振腔中也 实现了４．５×１０－８ ｅｒｎ－１的灵敏探测。由于腔的谐 振频率和激光频率不能同步锁定，ＣＥＡＳ技术通常 获得谱线的基线不稳定，信噪比差，容易受到外界机 械振动和温度漂移的影响，并且降低了腔的原有精 细度Ｌｌ’７］。因此在采用连续调谐的激光进行ＣＥＡＳ 的实验过程中，希望激光扫描时，谐振腔始终与激光
摘要基于有差伺服调节技术。实现了外置光学谐振腔的共振频率与钛宅石激光器工作频率的锁定。该技术采用 压电陶瓷作为执行元件，通过对压电陶瓷的调制．实现了对透射激光功率的调制，并由锁相放大器解调获得伺服信 号，该何服信号经过高压放大器放大后控制压电陶瓷的伸缩来渊控谐振腔的腔长．从而使腔的共振频率锁定在激 光频率上。当激光上作于单・频率时．｝皆振腔的谐振频率可以长时间地与激光频率保持锁定。锁定后腔的透射光 功率相对起伏的稳定性为２％。当激光频率扫描时。谐振腔的谐振频率可以在２ ＧＨｚ范围内不间断地与激光频率 保持锁定。 关键词 激光光谱学；自动调节技术；光学谐振腔；腔增强光谱
当激光工作于单一频率时，谐振腔长度町以数 小时锁定在激光频率上，保持经过腔后的激光透射
瓷≈砑１． △Ｌ。Ｍ‘
会容易引起系统震荡。
（３） …
功率最大并十分稳定。图５为数字示波器记录的
１０
ｍｉｎ内的透射光信号功率起伏情况，功率起伏的
以上说明环路增益系数越大，剩余误差越小，锁定后 腔长位置越靠近共振峰中心值，但是增益系数过大
Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ
ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ
ｔｈｅ ｌｏｏｐ ｃｌｏｓｅｄ
万方数据
２８２４
光
学
学
报
２９卷
《光纤通信》原荣 第三版 第6章 复习思考题参考答案
第6章复习思考题参考答案6-1 EDFA的工作原理是什么？有哪些应用方式答：现在我们具体说明泵浦光是如何将能量转移给信号的。
若掺铒离子的能级图用三能级表示，如图6.3.2（a）所示，其中能级E1代表基态，能量最低，能级E2代表中间能级，能级E3代表激发态，能量最高。
若泵浦光的光子能量等于能级E3与E1之差，掺杂离子吸收泵浦光后，从基态E1升至激活态E3。
但是激活态是不稳定的，激发到激活态能级E3的铒离子很快返回到能级E2。
若信号光的光子能量等于能级E2和E1之差，则当处于能级E2的铒离子返回基态E1时就产生信号光子，这就是受激发射，使信号光放大获得增益。
图6.3.2（b）表示EDFA的吸收和增益光谱。
为了提高放大器的增益，应尽可能使基态铒离子激发到能级E3。
从以上分析可知，能级E2和E1之差必须是相当于需要放大信号光的光子能量，而泵浦光的光子能量也必须保证使铒离子从基态E1跃迁到激活态E3。
图6.3.2 掺铒光纤放大器的工作原理EDFA可作为光发射机功率增强放大器、接收机前置放大器，或者取代光-电-光中继器作为在线光中继器使用。
在光纤系统中可延长中继距离，特别适用于长途越洋通信。
在公用电话网和CA TV分配网中，使用EDFA补偿分配损耗，可做到信号无损耗的分配。
另外，EDFA可在多信道系统中应用，因为EDFA的带宽与半导体光放大器（SOA）的一样都很宽（1~5 THz），使用光放大器可同时放大多个信道，只要多信道复合信号带宽比放大器带宽小就行。
EDFA具有相当大的带宽（∆λ = 20~40 nm，或∆f = 2.66~5.32 THz），这就意味着可用来放大短至皮秒级的光脉冲而无畸变。
从光波系统的应用观点出发，EDFA的潜在应用在于它们可放大ps级的脉冲而不发生畸变的能力。
6-2 EDFA有几种泵浦方式？哪种方式转换效率高？哪种噪声系数小答：使用0.98 μm和1.48 μm的半导体激光泵浦最有效。
掺铒光纤放大器教案
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掺铒光纤放大器(EDFA)
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EDFA的输出功率与泵浦功率和输入信号功率的关系EDFA同样具有增益饱和特性
掺铒光纤放大器(EDFA)
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五、EDFA的噪声特性对于EDFA，同样有
由于N1和N2与泵浦光功率和信号光功率相关，因此F与泵浦光和输入信号光功率以及放大器长度有关高的泵浦功率和较低的输入信号有利于获得较低的噪声指数由于980nm泵浦的EDFA为三能级系统，易于获得较高的粒子数反转（nsp，980=1.05~1.10； nsp，1480=1.3~1.8） ，所以980nm泵浦具有较低的噪声系数通常，EDFA的F~5
1544
1569
典型的EDFA增益谱
掺铒光纤放大器(EDFA)
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四、EDFA的小信号增益和饱和特性EDFA的增益与Er3+浓度与径向分布、光纤尺寸、放大器长度、泵浦功率、输入信号功率等参数有关计算表明：对于给定的放大器长度（EDF长度），增益随泵浦功率在开始时按指数增加，当泵浦功率超过一定值时，增益增加变缓，并趋于一恒定值。当泵浦功率一定时，放大器在某一最佳长度时获得最大增益，如果放大器长度超过此值，由于泵浦的消耗，最佳点后的掺铒光纤不能受到足够泵浦，而且要吸收已放大的信号能量，导致增益很快下降。因此，在EDFA的设计中，需要在掺铒光纤结构参数的基础上，选择合适的泵浦功率和光纤长度，使放大器工作于最佳状态。
掺铒光纤放大器(EDFA)
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增益平坦EDFA
掺铒光纤放大器(EDFA)
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新型宽谱带掺杂光纤： 如掺铒氟化物玻璃光纤（30nm平坦带宽）、铒/铝共掺杂光纤（20nm）等， 静态增益谱的平坦，掺杂工艺复杂
光电检测技术期末试卷试题大全
1、光电器件的基本参数特性有哪些?（响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）@响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应@噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。
（光电子学光电子器件）3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理）4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。
内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。
内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。
光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。
光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。
5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池）6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔）7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射）8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？（电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。
）9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。
（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法）10、光热效应应包括哪三种。
（热释电效应辐射热计效应温差电效应）11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。
）12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。
半导体光放大器(SOA)
半导体光放大器（SＯA)SOA的放大原理与半导体激光器的工作原理相同，也是利用能级间受激跃迁而出现粒子数反转的现象进行光放大。
SOA有两种：一种是将通常的半导体激光器当作光放大器使用，称作F—P半导体激光放大器(FPA);另一种是在F—P激光器的两个端面上涂有抗反射膜,消除两端的反射,以获得宽频带、高输出、低噪声。
早在半导体激光器出现时，就开始了对SOA的研究，但由于初期的半导体材料激光放大器偏振灵敏度较高，使得ＳOA一度沉寂。
但近几年来应变量子阱材料的研制成功，克服了偏振敏感的缺点,性能也有许多改进。
半导体光放大器的增益可以达到30ｄB以上，而且在1310ｎｍ窗口和155０nm窗口上都能使用。
如能使其增益在相应使用波长范围保持平坦，那么它不仅可以作为光放大的一种有益的选择方案,还可促成l３１0nｍ窗口WDM系统的实现。
SOA的优点是：结构简单、体积小,可充分利用现有的半导体激光器技术，制作工艺成熟,成本低、寿命长、功耗小，且便于与其他光器件进行集成。
另外，其工作波段可覆盖l.3~1.6/μm 波段,这是ＥDFA或PDＦA所无法实现的。
但最大的弱点是与光纤的耦合损耗太大,噪声及串扰较大且易受环境温度影响,因此稳定性较差。
ＳOA除了可用于光放大外,还可以作为光开关和波长变换器。
2.拉曼光纤放大器拉曼放大技术是采用受激拉曼散射(SRＳ)这种非线性效应来进行放大的。
石英光纤具有很宽的受激拉曼散射增益谱，并在13ＴＨz附近有一较宽的主峰。
如果一个弱信号与一强泵浦光波同时在光纤中传输,并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内,弱信号光即可得到放大,这种基于受激拉曼散射机制的光放大器即称为拉曼光纤放大器。
(１)拉曼光纤放大器的类型拉曼光纤放大器有两种类型:一种是集总式拉曼光纤放大器;另一种是分布式拉曼放大器。
集总式拉曼光纤放大器所用的光纤增益介质比较短，一般在几km，泵浦功率要求很高,一般为几W左右，可产生40ｄＢ以上的高增益,可作为功率放大器,放大EDFA所无法放大的波段。
光纤通信第7章光放大器讲解学习
SOA也是一种 重要的光放大 器，其结构类 似于普通的半 导体激光器。
I
R1
R2
半导体光放大器示意图
•半导体光放大器的放大特性主要决定于激光腔的反射特性与 有源层的介质特性。
•根据光放大器端面反射率和工作偏置条件，将半导体光放大 器分为：----法布里－珀罗放大器(FP－SOA)
EDFA + 均衡器 → 合成增益
增益平坦/均衡技术(2)
2. 新型宽谱带掺杂光纤： 如掺铒氟化物玻璃光纤（30nm平坦带宽）、
铒/铝共掺杂光纤（20nm）等， 静态增益谱的 平坦，掺杂工艺复杂。
3. 声光滤波调节： 根据各信道功率，反馈控制放大器输出端的
多通道声光带阻滤波器，调节各信道输出功率使 之均衡，动态均衡需要解复用、光电转换、结构 复杂，实用性受限
增益钳制技术(1)
电控：监测EDFA的输入光功率，根据其大小调整 泵浦功率，从而实现增益钳制，是目前最为成熟的
方法。
In
Out
EDFA
LD Pump
泵浦控制均衡放大器（电控）
增益钳制技术(2)
在系统中附加一波长信道，根据其它信道的功率， 改变附加波长的功率，而实现增益钳制。
注入激光
四、EDFA的大功率化(1)
=1.3%
=0.7%
用于制作大功率EDFA 的双包层光纤结构图
芯层：5m 内包层： 50m 芯层(掺铒)，传播信号层(SM) 内包层，传播泵浦光(MM)
7.1 光放大器
7.1.1 光放大器概述 7.1.2 掺铒光纤放大器EDFA 7.1.3 半导体光放大器SOA 7.1.4 光纤拉曼放大器FRA
7.1.3 半导体光放大器SOA
输出信号光功率 输入信号光功率