[發(fā)明專利]量子阱偏移光放大器和電吸收調(diào)制器的制作方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010591447.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN102162968A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵永波;趙玲娟;于紅艷;潘教青;王寶軍;王圩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): G02F1/39
• 分類號(hào): G02F1/39
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及采用量子阱混雜(QWI)技術(shù)與偏移量子阱(Offset-MQW)結(jié)構(gòu)，結(jié)合常規(guī)的濕法腐蝕和光刻工藝制作一種量子阱偏移光放大器和電吸收調(diào)制器的制作方法。

背景技術(shù)

在長(zhǎng)距離高速大容量的光網(wǎng)絡(luò)中，單一信道的速率提高到一定水平時(shí)，如＞10Gbps，光信號(hào)在傳輸過程中更易惡化，惡化源主要有：(a)光纖及光器件的群速度色散(GVD)、光纖的偏振模色散導(dǎo)致脈沖展寬；(b)光放大器的自發(fā)輻射噪聲(ASE)所引起的噪聲積累；(c)各種光纖非線性效應(yīng)，包括交叉相位調(diào)制(XPM)、四波混頻(FWM)和受激拉曼散射(SRS)等，導(dǎo)致脈沖形狀發(fā)生畸變。因此，信號(hào)再生變得非常重要。傳統(tǒng)的再生主要是光-電-光方式，信號(hào)的再生在電域完成，光域只負(fù)責(zé)傳輸。其性能必然要受到光電轉(zhuǎn)換速度和電子器件本身處理速度的制約，無法滿足未來高速光網(wǎng)絡(luò)的需求。為了解除電子速度的制約，全光信號(hào)再生成為首選。顧名思義，全光信號(hào)再生就是信號(hào)的再生過程都在光域完成，不涉及光電轉(zhuǎn)換和電信號(hào)處理，既降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，又提高了運(yùn)行速度。

光信號(hào)的再生分為三個(gè)層次：1R(Reamplification)，再放大；2R(Reamplification?and?Reshaping)，再放大和再整形；3R(Reamplification、Reshaping?and?Retiming)，再放大、再整形和再定時(shí)。1R再生器相當(dāng)于在線的信號(hào)放大器如半導(dǎo)體光放大器(SOA)或摻鉺光纖放大器(EDFA)，這種在線放大器雖然能增加信號(hào)的幅度，但是同時(shí)會(huì)引入附加的ASE噪聲。2R再生器則是需要在信號(hào)幅度和形狀兩個(gè)方面進(jìn)行補(bǔ)償，2R再生同時(shí)可以減小信號(hào)的幅度噪聲，改善信號(hào)的消光比。所以，2R再生器可以提高無中繼傳輸距離，尤其是可以多個(gè)2R再生器級(jí)聯(lián)使用。但是，隨著2R再生器級(jí)聯(lián)數(shù)量的增加，時(shí)間抖動(dòng)不斷積累，從而限制了最大無中繼距離。消除時(shí)間抖動(dòng)的影響，需要時(shí)鐘恢復(fù)技術(shù)即Retiming，再加上前面的2R就可以完成光信號(hào)的完全再生了。由此可見，全光2R再生是全光信號(hào)再生的重要組成部分。

全光2R再生的實(shí)現(xiàn)方式各異，總結(jié)起來可以分為以下兩大類：

(1)利用光纖中的各種非線性效應(yīng)，如自相位調(diào)制(SPM)、四波混頻(FWM)或多波混頻(MWM)等。利用光纖實(shí)現(xiàn)2R再生的優(yōu)點(diǎn)在于超快的響應(yīng)時(shí)間(＜1ps)；與傳輸光纖兼容，不存在耦合問題；最近的研究表明，這種方式可以實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)同時(shí)再生。但這種方式的缺點(diǎn)也比較明顯，如系統(tǒng)體積龐大，無法集成；對(duì)峰值波動(dòng)的改善有限；固有的波長(zhǎng)變換等。

(2)利用各種半導(dǎo)體器件中的非線性，如半導(dǎo)體光放大器、基于半導(dǎo)體光放大器的馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)、電吸收調(diào)制器(EAM)或可飽和吸收體(SA)、半導(dǎo)體光放大器和電吸收調(diào)制器或可飽和吸收體相結(jié)合等。與光纖相比，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)緊湊、利于集成，容易實(shí)現(xiàn)多功能性。單獨(dú)的半導(dǎo)體光放大器，可以利用自相位調(diào)制、非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)等實(shí)現(xiàn)2R再生，但是運(yùn)行速度受到載流子恢復(fù)時(shí)間的限制。為了克服載流子恢復(fù)時(shí)間的影響，可以采用干涉儀結(jié)構(gòu)即基于SOA的MZI。基于SOA的MZI可以實(shí)現(xiàn)很高的速率，但是難點(diǎn)在于器件的制備方面。干涉儀結(jié)構(gòu)需要兩個(gè)臂的各種參數(shù)嚴(yán)格相等，這就對(duì)工藝精度提出了很高的要求。電吸收調(diào)制器或可飽和吸收體利用的是飽和吸收效應(yīng)，可以有效的消除低位噪聲，但對(duì)高位噪聲的改善有限。此外，這類器件固有的吸收本性需要很高的入射光功率。為了降低輸入光功率，可飽和吸收體或電吸收調(diào)制器可以和半導(dǎo)體光放大器級(jí)聯(lián)使用，同時(shí)半導(dǎo)體光放大器的飽和增益特性還可以降低高位噪聲。此外，電吸收調(diào)制器和半導(dǎo)體光放大器可以單片集成，單一器件就可以實(shí)現(xiàn)2R再生，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此，半導(dǎo)體光放大器和電吸收調(diào)制器的單片集成器件是最有前途的2R再生器。