QD-SOA增益的量子尺寸分布及温度效应研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jiu1111
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考虑到由量子点尺寸分布(QDSD)所引起的载流子能量加宽及由载流子-声子散射引起的均匀加宽,给出了量子点光放大器(QD-SOA)光与QDSD温度相关的一般增益表达式。进而,利用这一表达式并结合与之相关的一组载流子速率方程,用第四阶龙格-库塔方法对InAs/GaAs QD-SOA与QDSD及温度相关的放大自发辐射(ASE)、饱和增益及载流子复时间进行了数值分析。其结果证明如下:  1、基态ASE、激发态ASE与温度紧密相关。对一给定量子点尺寸分布,温度越高,ASE越大。但当温度大于400K时,激发态这种变化消失。与之相反,基态ASE、激发态ASE与量子点QDSD有关。对一给定温度,QDSD越大,ASE越小。  2、在频域,ASE谱表现为双峰,分别对应于基态、激发态增益峰,并且激发态增益峰高于基态。在低温时,ASE表现高斯线形。而当温度达到400K时,增益峰表现洛仑兹线形。一般表现为一综合线形。在室温,其总频谱宽度超过120nm,远超过体相SOA、量子阱频谱宽度,极有利于全光网络波分复用系统中的光信号放大。  3、当泵浦光与基态共振时,基态由于受激辐射载流子大量消耗,其增益大幅度低,与此同时,由于纵波光学声子辅助激发态载流子部分弛豫到基态,激发态增益下降。在室温,量子点不均匀度越大,对激发态影响越小。基态饱和增益也与温度紧密相关,温度越低,增益越容易饱和。  4、当泵浦光与激发态共振时,不仅激发态增益下降显著,而且基态增益有剧烈变化,并从正增益变成负增益,这一特性几乎与量子点不均匀度无关。由此基于XGM可实现大失谐量波长转换,并且,基于这一特性能消除在XGM所出的反码现象。激发态饱和增益与QDSD、温度密切相关。对一给定QDSD,温度越低,增益随泵浦功率的增大减小得越快。在室温条件下,QDSD越小越容易达到饱和。  5、基于泵浦-探测技术对InAs/GaAs QD-SOA基态、激发态增益在温度300K对QDSD进行数值仿真表明:其载流子恢复时间在0.15~0.175ps范围,在相同条件下,基态与激发态间无明显变化。并且,在QDSD2%~5%范围,其载流子恢复时间变化不大,比体相SOA、量子阱SOA具有更快的非线性时间响应。
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