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研究历史
2002年比利时根特大学的Zhao 等人利用增益饱和的半导体光放大器SOA对光谱切片波分复用系统开展RIN 抑制研究并指出驱动电流和输入功率会对RIN 抑制幅度和带宽产生影响最大抑制幅度接近18dB抑制带宽可达6 GHz[1]。2004 年英国南安普顿大学的McCoy 等人采用增益饱和的SOA 结合偏振控制对1.5μm的DFB光纤激光器的弛豫振荡峰实现30dB的抑制幅度RIN 峰值降低至-140 dB/Hz 的水平[2]。2013 年中科院上海光机所的潘政清等人构建了双向工作的光纤放大器结构连接在单频光纤激光器后端通过优化光纤放大器数实现了最大抑制幅度为20 dB 的RIN 控制效果其有效工作频段为1Hz~1kHz[3]。2014 年法国雷恩第一大学的Danion 等人通过级联掺铒光纤放大器EDFA和半导体光放大器SOA通过优化EDFA 的输出功率匹配SOA 的最佳RIN 抑制条件在3 GHz 带宽下可以同时提供17 dB 光学增益和20 dB 的RIN 抑制幅度[4]。2015 年华南理工大学通过级联两个SOA使得单频光纤激光器的弛豫振荡峰下降30 dB抑制带宽达到50 MHz[5]。2016 年华南理工大学通过优化SOA 的驱动电流以及进入SOA 激光的功率和偏振态同时结合光电反馈技术抑制SOA 难以处理的低频段RIN在0.8 kHz~50MHz 的宽频段内达到-150 dB/Hz 的水平最大RIN 抑制幅度超过55 dB[6]。2017 年马来西亚-日本国际理工学院的Putra 等人对EDFA 的噪声特性进行了理论分析引入了用于自发发射的离散纵向模和用于定义光子的小段区域概念指出在较高输入光功率下RIN 的幅度会降低而且受上能级粒子寿命影响仅能作用于几 kHz 以下频段[7]。2020 年华南理工大学针对1950 nm 高功率单频光纤激光器采用低增益分布的双向光纤放大器开展了强度噪声抑制研究在200 kHz 的有效工作带宽内实现了最大24 dB 的RIN抑制幅度。 基本原理
对于SOA的强度噪声抑制其工作原理如下图所示。当SOA的驱动电流达到一定值时SOA工作在深度饱和区时其放大过程将呈现非线性工作状态。此时小功率输入信号具有较大的增益大功率输入信号有较小的增益从而降低输出光的功率波动实现强度噪声的有效抑制。 添加图片注释不超过 140 字可选 抑制效果 1.对单频激光器的噪声抑制
参考文献[8]采用SOA及光纤光栅滤波器对1550nm单频激光器实现了较好的噪声抑制效果。图2为实验装置图3和图4为抑制效果。 添加图片注释不超过 140 字可选 添加图片注释不超过 140 字可选 2. SOA与EDFA 的相位噪声比较
分别使用SOA和EDFA分别对某激光器的相位噪声进行对比如下图所示可以看到SOA与EDFA在相位噪声上具有几乎相同的效果在某些对体积尺寸功耗要求较高的情况下已可使用SOA进行替代以便于与其它光子芯片进行集成同时SOA还可以支持700-1700nm全部波段。 添加图片注释不超过 140 字可选 3.某单频激光器低频噪声抑制测试
测试拓扑如下采用低噪声驱动以及窄带滤波器实现单频光纤激光器的低频噪声抑制。 添加图片注释不超过 140 字可选 添加图片注释不超过 140 字可选
注本文由天津见合八方光电科技有限公司挑选并翻译旨在推广和分享相关半导体光放大器SOA基础知识助力SOA技术的发展和应用。特此告知本文系经过人工翻译而成虽本公司尽最大努力保证翻译准确性但不排除存在误差、遗漏或语义解读导致的不完全准确性建议读者阅读原文或对照阅读也欢迎指出错误共同进步。
