光放大器可以对光信号进行放大,是光纤通信系统中不可或缺的器件。光放大器主要分为半导体光放大器、掺杂型光纤放大器和非线性光放大器。其中非线性光参量放大器具有高增益、低噪声的优点,得到了人们的广泛关注。本文在硅波导光参量放大器的基础上,设计了一种基于反向偏置PIN硅波导的光参量放大器,通过反向PIN结,减小自由载流子寿命,提高光参量放大器的特性。具体工作如下:提出了一种基于反向偏置PIN硅波导的光参量放大器,建立了其完善的理论模型,为研究基于反向偏置PIN硅波导的光参量放大器的性能奠定了理论基础。利用COMSOL软件仿真得到硅波导的有效折射率,进而计算出波导的色散系数等参数。基于建立的理论模型,利用MATLAB编写基于反向偏置PIN硅波导的光参量放大器的程序,理论研究了载流子寿命、泵浦光、波导长度等参数对光参量放大器特性的影响。研究结果表明:当对PIN硅波导施加反向偏压使载流子寿命降低时,放大器的增益以及噪声性能都能得到改善;波导长度在较短范围内时,随着波导长度的增加,放大器的增益可以提高,噪声指数能够降低,但波导长度不能过大,否则不利于光子集成,也不利于增益谱的平坦性。通过合理设计尺寸和优化工作参数,可以实现增益和噪声特性较好的基于反向偏置PIN硅波导的参量放大器。