用于光通信系统的半导体光放大器技术方案

本发明专利技术涉及一种用于光通信系统的半导体光放大器，其特征在于，所述半导体光放大器的有源层的结构为包括第一有源层和第二有源层的双有源层结构。有利地，所述第一有源层为量子阱层并且所述第二有源层为量子点层。依据本发明专利技术的用于光通信系统的半导体光放大器的3dB增益带宽能够达到至少100nm的带宽，从而能够覆盖时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)以及波分复用无源光网络(WDM-PON)的最新设计要求，一方面能够实现上下行信号的半导体光放大器的复用，从而减少光放大器的数量并且降低光放大器乃至整个无源光网络的架构成本；此外还减小了由于数量众多的光放大器所带来的功率损害并且减小了其所引入的噪声从而提高了整个系统的信号传输性能。

Semiconductor optical amplifier for optical communication system

The invention relates to a semiconductor optical amplifier used in optical communication system, which is characterized in that the structure of the active layer of the semiconductor optical amplifier includes a double active layer structure of the first active layer and the second active layer. Advantageously, the first active layer is a quantum well layer and the second active layer is a quantum dot layer. According to the present invention for optical communication system of semiconductor optical amplifier 3dB gain bandwidth can reach at least 100nm bandwidth, which can cover at a wavelength division multiplexing passive optical network (TWDM-PON) and wavelength division multiplexing passive optical network (WDM-PON) requirements of the latest design, on the one hand can be realized on the downlink signal of semiconductor optical amplifier in order to reduce the number of multiplexing, optical amplifier and optical amplifier to reduce the whole passive optical network infrastructure costs; in addition also reduced the damage due to the large number of power amplifiers and noise reduction caused by the introduction of small signal transmission so as to improve the performance of the whole system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信技术，具体地，涉及一种用于通信系统中的用于光通信系统的半导体光放大器。
技术介绍
FSAN和ITU-T最近已经宣布下一代无源光网络NGPON2应当能够达到超过40km的无源可达范围而且其功率预算应当不小于29dB并且支持至少1∶64的分光比。因此，存在一种对于上行信号和下行信号的信号放大的持续的需求。未来的时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)的波长范围为上行波长窗处于C-波段(1524-1544nm)而下行信号波长范围在L+波段(1596-1603nm)。另一方面，波分复用无源光网络(WDM-PON)采用包含C和L波段的全光谱范围即从1524nm到1625nm的全波段。对于TWDM/WDMPON信号放大来说，传统的光纤放大器由于其有限的放大波长窗(仅仅为从1530至1560nm)而不能放大L波段，因此，不再适用于下一代的TWDM/WDMPON。替代的解决方案使用半导体光放大器SOA，因为其放大范围在1280nm至1650nm范围内，但是传统的可用的半导体光放大器诸如InGaAsP或者GaInNAs量子阱SOA仍会遭受小于3dB增益带宽(通常为60nm)，因此尤其是对于WDM-PON来说限制了有效的传输信道数量。图1示出了依据现有技术的长距离无源光网络架构100。从图中可以看出，依据介绍此附图的文献“R.Bonk，etal，″LongReachPassiveOpticalNetworkArchitectures.″InProceedingsofPhotonicNetworks：15.ITGSymposium，pp.1-5.VDE，2014”可知，在图1中的结构(b)中需要2(x-1)个半导体光放大器，一方面其数量的上升带来了不利的成本和额外的能源消耗的上升，而且由于每个SOA半导体光放大器仅仅能够处理上行光或者下行光，所以在放大阶段必须先引入光栅来分开上行光和下行光，而且在处理之后再要经过光栅进行混合，这样一来便引入了额外的噪声，使得传输性能下降了。
技术实现思路
根据上述对
技术介绍
以及存在的技术问题的理解，本专利技术提出了一种用于光通信系统的半导体光放大器，其特征在于，所述半导体光放大器的有源层的结构为包括第一有源层和第二有源层的双有源层结构。依据本专利技术的用于光通信系统的半导体光放大器的3dB增益带宽能够达到至少100nm的带宽，从而能够覆盖时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)以及波分复用无源光网络(WDM-PON)的最新设计要求，一方面能够实现上下行信号的半导体光放大器的复用，从而减少光放大器的数量并且降低光放大器乃至整个无源光网络的架构成本；此外还减小了由于数量众多的光放大器所带来的功率损害并且减小了其所引入的噪声从而提高了整个系统的信号传输性能。在依据本专利技术的一个实施例中，所述第一有源层为量子阱层并且所述第二有源层为量子点层。本领域的技术人员应当了解，其他合适的有源层结构也是可行的，本专利技术的重点在于使用两层有源层而非如传统的半导体光放大器那样使用单层的有源层。其中，这样的双层有源层结构能够叠加，即使用多组双有源层来制造半导体光放大器，这样能够增大半导体光放大器的放大范围。在依据本专利技术的一个实施例中，所述第一有源层和所述第二有源层的材料是相同的。本领域的技术人员应当了解，材料不同也是可能的，只要其能够实现本专利技术的作用。而材料相同的设置能够更加便于制造和有利于成本的控制。在依据本专利技术的一个实施例中，所述第一有源层和/或所述第二有源层的材料为铟砷氮钾或铟钾砷磷。本领域的技术人员应当了解，其他材料也是可能的，只要其能够实现本专利技术的作用。在依据本专利技术的一个实施例中，所述第一有源层和所述第二有源层之间的能级差保持在预定阈值之下，以增强电子在所述第一有源层和所述第二有源层之间的相互作用。在依据本专利技术的一个实施例中，所述预定阈值为电子热能量。在依据本专利技术的一个实施例中，所述电子热能量的值为25meV。在依据本专利技术的一个实施例中，所述第一有源层和所述第二有源层之中的电子浓度大体上相等，以确保所述第一有源层和所述第二有源层均达到预定的放大条件。在依据本专利技术的一个实施例中，所述半导体光放大器的3dB增益带宽能够达到至少100nm的带宽。在依据本专利技术的一个实施例中，包括第一有源层和第二有源层的所述双有源层结构的顶部和底部分别覆盖一层砷钾铝包层。在依据本专利技术的一个实施例中，所述砷钾铝层远离所述双有源层结构的一侧具有砷化钾阻挡层或者砷化钾衬底层。在依据本专利技术的一个实施例中，所述砷化钾衬底层远离所述双有源层结构的一侧具有底部接触面和/或所述砷化钾层远离所述双有源层结构的一侧具有顶部接触面。依据本专利技术的用于光通信系统的半导体光放大器的3dB增益带宽能够达到至少100nm的带宽，从而能够覆盖时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)以及波分复用无源光网络(WDM-PON)的最新设计要求，一方面能够实现上下行信号的半导体光放大器的复用，从而减少光放大器的数量并且降低光放大器乃至整个无源光网络的架构成本；此外还减小了由于数量众多的光放大器所带来的功率损害并且减小了其所引入的噪声从而提高了整个系统的信号传输性能。附图说明通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1示出了依据现有技术的长距离无源光网络架构100；图2示出了依据本专利技术所述的用于光通信网络的半导体光放大器的结构示意图200；图3描述了当一个量子点和一个量子阱相互作用下的电子散射过程并定义了相对应的时间常数示意图；图4示出了在依据本专利技术的一个实施例的半导体光放大器的末端上的量子阱和量子点中的电子和光子浓度示意图400；图5示出了材料增益谱的比较图500；图6示出了信号放大增益和输入光功率的关系图600；图7示出了三组双有源层半导体光放大器的结构及能量列表示意图700；图8示出了叠加的材料增益谱的比较图800；以及图9示出了信号放大增益谱的比较图900。在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。具体实施方式在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本专利技术一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本专利技术的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光通信系统的半导体光放大器，其特征在于，所述半导体光放大器的有源层的结构为包括第一有源层和第二有源层的双有源层结构。

【技术特征摘要】
1.一种用于光通信系统的半导体光放大器，其特征在于，所述
半导体光放大器的有源层的结构为包括第一有源层和第二有源层的
双有源层结构。
2.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其特征在于，所述
第一有源层为量子阱层并且所述第二有源层为量子点层。
3.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其特征在于，所述
第一有源层和所述第二有源层的材料是相同的。
4.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其特征在于，所述
第一有源层和/或所述第二有源层的材料为铟砷氮钾或铟钾砷磷。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体光放大器，其特
征在于，所述第一有源层和所述第二有源层之间的能级差保持在预定
阈值之下，以增强电子在所述第一有源层和所述第二有源层之间的相
互作用。
6.根据权利要求5所述的半导体光放大器，其特征在于，所述
预定阈值为电子热能量。
7.根据权利要求6所述的半导体光放大器，其特征在于，所述
电子热能量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓，昌庆江，
申请(专利权)人：上海贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31