專利名稱：一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電器件，具體涉及一種半導(dǎo)體光放大器，具有增益鉗制和濾波功能。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體光放大器是實(shí)現(xiàn)高速率、大容量、長距離光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，其結(jié)構(gòu)簡單，不像光纖放大器那樣需要多次的能量轉(zhuǎn)化，電光效率高，成本低廉。半導(dǎo)體光放大器增益介質(zhì)為半導(dǎo)體材料，采用注入電流的方式對輸入的光信號(hào)進(jìn)行放大，其放大波長取決于半導(dǎo)體材料類型和組分。常見半導(dǎo)體光放大器的主要部分由輸入光纖、半導(dǎo)體光放大器芯片以及輸出光纖所組成，如中國發(fā)明專利“一種行波半導(dǎo)體激光放大器(TW-SLA)”(申請?zhí)?9100984)，其增益會(huì)隨著注入信號(hào)光功率的增加而出現(xiàn)增益飽和現(xiàn)象，即放大器增益隨輸入信號(hào)光功率的線性變差，這樣限制了半導(dǎo)體光放大器在光信號(hào)放大領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，半導(dǎo)體光放大器的噪聲大，導(dǎo)致光信號(hào)經(jīng)過放大器放大后信噪比劣化嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，針對目前半導(dǎo)體光放大器線性特性和噪聲特性有待改善的現(xiàn)狀，有效改善對光信號(hào)放大的線性特性和噪聲特性，它同時(shí)具有結(jié)構(gòu)緊湊和低成本的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，包括輸入光纖、半導(dǎo)體光放大器芯片、輸出光纖，所述的半導(dǎo)體光放大器芯片包括襯底、緩沖層、上包層、有源區(qū)、下包層、歐姆接觸層，芯片的頂層和底層分別為上、下金屬電極層并分別具有上、下電極；其特征在于(1)光信號(hào)由輸入光纖輸入，經(jīng)反射濾波器進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器芯片并得到放大，然后經(jīng)由透射濾波器和輸出光纖輸出放大的光信號(hào)；所述反射濾波器、半導(dǎo)體光放大器芯片和透射濾波器構(gòu)成有源諧振腔，形成增益鉗制激光；(2)所述半導(dǎo)體光放大器芯片中心波長為W2，其前端面和后端面具有近似等于1的透射率，且增益譜波長范圍包含W1和W3，增益譜的中心波長位于光纖通信850nm，1310nm，1550nm三個(gè)窗口中的任意一個(gè)內(nèi)；(3)所述反射濾波器中心波長為W1；所述透射濾波器是中心波長為W3的窄帶光濾波器，只允許波長為W3的信號(hào)光通過；波長W1，W2，W3的取值范圍同在常見的三個(gè)光纖通信窗口850nm，1310nm，1550nm中的任意一個(gè)內(nèi)。
所述的一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，其特征在于所述反射濾波器在波長W1處，具有不等于1的適當(dāng)反射率，在波長W3處具有近似等于1的透射率，且波長W1盡量遠(yuǎn)離W2；所述透射濾波器在波長W1處，具有近似等于1的反射率，在波長W3處具有近似等于1的透射率，且波長W3盡量遠(yuǎn)離W1、靠近W2。
所述的一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，所述的反射濾波器，可以由光纖光柵所構(gòu)成；所述的透射濾波器，可以由干涉濾光片或者光纖光柵所構(gòu)成。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，其鉗制激光功率與信號(hào)光功率成反比，形成對信號(hào)光功率的自動(dòng)控制。第二、透射濾波器只允許信號(hào)光通過，可有效濾除放大的自發(fā)輻射光和鉗制光。第三，集光放大、增益鉗制和濾波于一體，工藝環(huán)節(jié)減少，體積減小、生產(chǎn)成本可以大大降低。


圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用示例圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。它是一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，由輸入光纖1、中心波長為W1的反射濾波器2、中心波長為W2的半導(dǎo)體光放大器芯片4以及中心波長為W3的透射濾波器6和輸出光纖7構(gòu)成。反射濾波器2在波長W1處，具有不等于1的適當(dāng)反射率，在波長W3處具有近似等于1的透射率；且波長W1盡量遠(yuǎn)離W2。透射濾波器4在波長W1處，具有近似等于1的反射率，在波長W3處具有近似等于1的透射率；且波長W3盡量遠(yuǎn)離W1、靠近W2。半導(dǎo)體光放大器芯片的前端面3和后端面5具有近似等于1的透射率，且增益譜波長范圍包含W1和W3。
在具體應(yīng)用中，待放大光信號(hào)波長應(yīng)設(shè)為W3，由輸入光纖1輸入，經(jīng)反射濾波器2進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器芯片4并得到放大，然后經(jīng)由透射濾波器6和輸出光纖7輸出放大的光信號(hào)。
反射濾波器2、半導(dǎo)體光放大器芯片4以及透射濾波器6構(gòu)成有源諧振腔，形成增益鉗制激光，其鉗制激光功率與信號(hào)光功率成反比，形成對信號(hào)光功率的自動(dòng)控制，有助于改善半導(dǎo)體光放大器的線性特性。
透射濾波器6是一個(gè)窄帶光濾波器，只允許波長為W3的信號(hào)光通過，對于放大的自發(fā)輻射光和鉗制光則可以有效濾除，有助于改善半導(dǎo)體光放大器的噪聲特性。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用示例圖。它是由本發(fā)明半導(dǎo)體光放大器BGF和輸入光隔離器8、輸出光隔離器9、電流驅(qū)動(dòng)電路10以及溫度控制電路11等組成的半導(dǎo)體光放大模塊。其中，輸入光隔離器8用于隔離光放大器BGF產(chǎn)生的鉗制增益光和放大的自發(fā)輻射光，使之不會(huì)對于前端的光發(fā)送機(jī)產(chǎn)生不利的干擾；輸出光隔離器9用于隔離后端反饋光對于光放大器BGF的干擾；電流驅(qū)動(dòng)電路10為半導(dǎo)體光放大器BGF提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流；溫度控制電路11為半導(dǎo)體光放大器BGF提供穩(wěn)定的工作溫度。
圖1、圖2對本發(fā)明所作的說明是描述性的而不是限定性的，比如圖1中可利用光纖光柵將輸入光纖與反射濾波器合二為一，或者將輸出光纖與透射濾波器合二為一；又如圖2中可根據(jù)需要采用一個(gè)或者兩個(gè)光隔離器。
權(quán)利要求
1.一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，包括輸入光纖、半導(dǎo)體光放大器芯片、輸出光纖，所述的半導(dǎo)體光放大器芯片包括襯底、緩沖層、上包層、有源區(qū)、下包層、歐姆接觸層，芯片的頂層和底層分別為上、下金屬電極層并分別具有上、下電極；其特征在于(1)光信號(hào)由輸入光纖輸入，經(jīng)反射濾波器進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器芯片并得到放大，然后經(jīng)由透射濾波器和輸出光纖輸出放大的光信號(hào)；所述反射濾波器、半導(dǎo)體光放大器芯片和透射濾波器構(gòu)成有源諧振腔，形成增益鉗制激光；(2)所述半導(dǎo)體光放大器芯片中心波長為W2，其前端面和后端面具有近似等于1的透射率，且增益譜波長范圍包含W1和W3，增益譜的中心波長位于光纖通信850nm，1310nm，1550nm三個(gè)窗口中的任意一個(gè)內(nèi)；(3)所述反射濾波器中心波長為W1；所述透射濾波器是中心波長為W3的窄帶光濾波器，只允許波長為W3的信號(hào)光通過；波長W1，W2，W3的取值范圍同在常見的三個(gè)光纖通信窗口850nm，1310nm，1550nm中的任意一個(gè)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，其特征在于所述反射濾波器在波長W1處具有不等于1的適當(dāng)反射率，在波長W3處具有近似等于1的透射率，且波長W1盡量遠(yuǎn)離W2；所述透射濾波器在波長W1處具有近似等于1的反射率，在波長W3處具有近似等于1的透射率，且波長W3盡量遠(yuǎn)離W1、靠近W2。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，其特征在于所述的反射濾波器由光纖光柵所構(gòu)成；所述的透射濾波器由干涉濾光片或者光纖光柵所構(gòu)成。
全文摘要
一種鉗制濾波半導(dǎo)體光放大器，屬于半導(dǎo)體光電器件，針對目前半導(dǎo)體光放大器線性特性和噪聲特性有待改善的現(xiàn)狀，有效改善對光信號(hào)放大的線性特性和噪聲特性，具有增益鉗制和濾波功能。本發(fā)明波長為W3的待放大光信號(hào)由輸入光纖輸入，經(jīng)中心波長為W1的反射濾波器進(jìn)入中心波長為W2的半導(dǎo)體光放大器芯片并得到放大，然后經(jīng)由中心波長為W3的透射濾波器和輸出光纖輸出放大的光信號(hào)。本發(fā)明鉗制激光功率與信號(hào)光功率成反比，形成對信號(hào)光功率的自動(dòng)控制；透射濾波器只允許信號(hào)光通過，可有效濾除放大的自發(fā)輻射光和鉗制光；集光放大、增益鉗制和濾波于一體，工藝環(huán)節(jié)減少，體積減小、生產(chǎn)成本可以大大降低。
文檔編號(hào)G02F1/39GK1737674SQ200510019269
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者劉德明, 柯昌劍, 姜煒 申請人:華中科技大學(xué)