一种半导体光放大器装置和操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。根据本发明专利技术的半导体光放大器(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。本发明专利技术具有以下优点：与一般的具有一个电极的SOA装置相比，根据本发明专利技术的方案能够提高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。

Semiconductor optical amplifier device and operation method

It is an object of the present invention to provide a semiconductor optical amplifier (SOA) device and a method of operating an SOA device. According to the invention of semiconductor optical amplifier (SOA) device includes a light detecting device for measuring power input to the optical signal of a semiconductor optical amplifier; control device for power measurement of the optical detector based on the multi-channel current injected into each driving electrode; a semiconductor optical amplifier has an upper semiconductor substrate the middle and lower layer semiconductor substrate, the semiconductor substrate and the upper lower semiconductor substrate having a semiconductor waveguide layer, and a plurality of driving electrodes positioned on the upper surface of the semiconductor substrate, wherein a plurality of driving electrodes extending along the direction of light propagation in waveguide optical amplifiers. The invention has the following advantages: compared with the SOA device having an electrode in general, according to the scheme of the invention can improve SOA linear gain and increase SOA linear amplification range, and signal amplification without error at the receiving power greater scope, further avoiding distortion free signal transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体光放大器装置和操作方法
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种半导体光放大器(SOA)装置和操作方法。
技术介绍
在当今的无源光网络(PassiveOpticalNetwork，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(centraloffice，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(semiconductoropticalamplifier，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(erbiumdopedfiberamplifiers，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(inputpowerdynamicsrange，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(wavelengthdivisionmultiplexing，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-cavitysurface-emittinglaser，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。
技术实现思路
本专利技术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。根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体光放大器(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。根据本专利技术的一个方面，还提供了一种操作SOA装置的方法，其中，所述方法包括以下步骤：a检测输入到SOA装置的光信号的功率，所述SOA装置具有多个半导体光放大区域和多个驱动电极，每个半导体光放大区域与多个驱动电极中的相应的一个驱动电极相连接，以接收来自该驱动电极的驱动电流。b基于所检测的输入光信号的功率，调节分别通过所述多个驱动电极注入到所述多个半导体光放大区域的多个电流大小。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：通过调节注入至半导体的光放大器的各个驱动电极的电流大小，与一般的具有一个驱动电极的SOA装置相比，根据本专利技术的方案能够增加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。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出了基于现有技术的一种SOA的结构示意图；图2示出了根据本专利技术的一种半导体光放大器(SOA)装置的结构示意图；图3示出了根据本专利技术的一个实施例的半导体光放大器的结构示意图；图4示出了根据本专利技术的一个实施例的SOA装置的结构示意图；图5示出了根据本专利技术的一种操作SOA装置的方法示意图；图6示出了根据本专利技术的一个示例性的无源光网络示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。图2示出了根据本专利技术的一种半导体光放大器(SOA)装置的结构示意图。根据本专利技术的SOA装置包括光检测装置1、控制装置2和半导体光放大器3。其中，所述光检测装置1用于测量输入到所述半导体光放大器的光信号的功率；优选地，所述光检测装置1包括光电二极管或光电晶体管，用于接收所述光信号的一部分。其中，所述控制装置2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。具体地，所述控制装置2可将来自光检测装置1的电流分为多路电流将该多路电流分别注入到各个驱动电极。并且，所述控制装置2可调节每个注入到驱动电极的注入电流的大小。其中，本领域技术人员应可根据实际情况和需要，来确定实现所述控制装置所需要采用的一项或多项元器件，此处不再赘述。其中，所述半导体光放大器3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。优选地，所述半导体光放大器3还包括绝缘区域，所述绝缘区域位于所述上层半导体衬底的表面上，并且，所述绝缘区域的一部分位于所述多个驱动电极的相邻边缘之间。其中，所述绝缘区域可采用各种电工绝缘材料而形成。优选地，在所述多个驱动电极的下面和各个驱动电极之间，所述光放大器波导层不具有横向于所述光传播方向的光接口。例如，参照图3所示的根据本专利技术的一个实施例的半导体光放大器，该半导体光放大器的衬底包括上层覆盖层和下层覆盖层，光放大器波导层位于在上层覆盖层和下层覆盖层之间，并且，在该半导体光放大器的上层覆盖层的表面有两个电极,在该两个电极之间有二氧化硅材料的隔离层，以形成绝缘区域。需要说明的是，根据本专利技术的半导体光放大器3可具有两个以上的驱动电极，而不仅限于图3所示的两个驱动电极。优选地，根据本专利技术的SO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体光放大器(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。

【技术特征摘要】
1.一种半导体光放大器(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。2.根据权利要求1所述的SOA装置，其中，所述半导体光放大器包括绝缘区域，所述绝缘区域位于所述上层半导体衬底的表面上，并且，所述绝缘区域的一部分位于所述多个驱动电极的相邻边缘之间。3.根据权利要求1或2所述的SOA装置，其中，在所述多个驱动电极的下面和各个驱动电极之间，所述光放大器波导层不具有横向于所述光传播方向的光接口。4.根据权利要求1至3中任一项所述的SOA装置，其中，所述光检测器包括光电二极管或光电晶体管，用于接收所述光信号的一部分。5.根据权利要求1至4...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓，高震森，
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