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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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性能分析SMQW SOA基于光学限制因子

Nipu r·巴莱1,Rinku Basak2
  1. 理学硕士的学生,电气和电子工程部门,美国国际University-Bangladesh达卡
  2. 助理教授和研究生项目负责人,工程学院,美国国际大学——孟加拉国达卡,孟加拉国
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文摘

研究光学限制因子的依赖性(OCF)对称的多量子阱的结构参数(SMQW)半导体光放大器(SOA)为更好的设计SOA的设备是很重要的。本文presentsan SMQWSOA总体结构,和依赖OCF在不同结构参数的分析。层的数量的影响,厚度和屏障的厚度SMQW SOA OCF调查通过使用MATLAB模拟执行。仿真结果表明,OCF SMQW SOA的增加而增加数量的量子阱层和层厚度。然而,势垒厚度的变化在OCF不产生重大影响。Thesimulation resultsalso表明适当数量的井层和层厚度,可以获得更好的OCF。本研究的结果可用于创建更高效和稳定SMQW SOA设计。

关键字
对称的多量子阱半导体光放大器、光学限制因子。

介绍
半导体光放大器,称为SOA,用于许多应用程序在全光学系统包括光信号的放大[1]将它转换成电信号。SOA越来越受欢迎,因为它适用于集成和它可以用作功能设备。此外,它可以运行在一个宽的带宽。有许多类型的SOA取决于建筑的活跃区域(例如,多重量子井发光)SOA, SOA行波(TW),量子点(QW) SOA增益夹(GC) SOA) [2 - 3]。基于量子阱层发光SOA可以分为两种类型,thesymmetrical发光SOA和SOA不对称的发光。对称的多量子阱(SMQW) SOAis本文的焦点。SMQW SOA的结构类似于半导体激光器。的主要区别是抗反射镜(或涂层)[4]的两方面。活跃区域的制造是通过加载和屏障层。这些层使用不同类型的种植增长技术如分子束外延(MBE) organo-mettalic蒸汽外延(OMVPE) [2]。使用SMQW SOA的优点是执行能力在原始超长波长乐队,更高的饱和输出,超快的得到复苏,低噪声操作,控制偏振敏感性,密实度,costeffectiveness [5 - 7]。半极大的一些缺点包括窄全宽(应用)的增益带宽和复杂性日益层[8]。
与其他类型的SOA性能分析和比较,清楚地了解依赖各门因素SMQW SOA是必要的。这些因素之一是光学限制因子(OCF)。依赖OCF的层数和层厚度为设备的性能分析是很重要的。性能分析也是非常重要的设计boththe SMQW SOA andASMQW SOA,对他们表现的比较。此外,分析饱和功率的依赖结构parametersis也有用。因此,这项工作的主要目的是分析OCF SMQW SOA结构参数的依赖关系进行计算机模拟。

理论背景
一个简化的示意图3 d结构SMQW SOA是图1所示。它显示了活跃区域的井和屏障层,以及包覆层。在这种情况下,它被认为是活跃区域的长度等于空腔长度,和锥形长度,Lt, isequal为零。活跃区域的长度(L)是由[11],
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在那里,Lc谐振腔长度。与微不足道的方面反射率放大器设计,确保一次完成。
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注入电流方向和功率方向显示。活跃区域的长度被认为是等于空腔区和锥长度的长度将被忽略。活跃的地区是夹在两层掺杂包层和井的数量和屏障层可以根据应用程序的需要变化。(b)传导带的基本结构(CB)和价带(VB) SMQW SOA的包层和屏障材料InP InGaAsP好材料。这里一个¯害怕害怕一个½¯½1和¯害怕害怕一个½¯½2是好和屏障层的折射率和(¯害怕害怕一个½¯½1 >一个¯害怕害怕一个½¯½2)。
注入电流(I)与载体密度(n) [12],
图像
问是电子电荷,V是活跃区域的体积,n是承运人密度和τc是承运人。载体寿命是螺旋非线性相关的非辐射的复合InGaAsP材料系统[13],
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一定是无辐射复合系数,B是双分子的辐射复合系数和C是钻非辐射复合系数。
饱和功率依赖材料参数可以表示为[12],
图像
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n是承运人密度,n0是透明的载体密度,Γ光学限制因子,α是插入损耗,一个是增益系数的材料,h是PlanckA¢€Ÿ年代常数,c0是光在真空中的传播速度和λ0μm是1.55。OCF与活性层的参数和折射率层材料[2]。
图像
西北是井的数量,Nb是障碍的数量用(Nw−1), dw的厚度,db是势垒厚度,μw井层的折射率材料(InGaAsP在这种情况下),μb是防潮材料的折射率(在这里,输入)。Substitutionof的价值方程(9)方程(8)提供,
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OCF光强度的比值在活跃区域总光强。它被定义为„ΓA¢€Ÿ。顾名思义,光线需要关在活跃区域的操作,而不是被其他层散射或者吸收。因此,更高的OCF是必需的。通常在激光操作OCF的价值保持0.4或更多的稳定运行。在SOA SMQW, OCF的0.3到0.6是可以接受的更好的性能。在大的调制带宽的系统,需要更高的OCF [15 - 16]。OCF取决于摩尔分数,因此相关材料组成[2]导致量子阱和物质材料。

模拟
方程解释说在前面sectionfor SMQW SOA被用来执行各种模拟。这些方程的计算机代码在MATLAB 7.10.0生成。可以观察到设备使用OptiSystem软件,如果需要的话。本文中给出的模拟,锥形长度是省略,以避免计算的复杂性。为本研究选择的化合物是相当受欢迎的实验呢。这是1.55μm InP / InGaAsP系统。最重要的选择标准层和阻挡层的带隙能量条件以及层(InGaAsP)的带隙能量低于势垒层(输入)和折射率大于材料。晶格参数也需要匹配(在这种情况下5.8694)[10]。化合物的组成形式的表达In1−xGaxAsyP1−y [10]。成分包括摩尔分数值是不提供细节。各种参数的值在表1中提供了模拟[14]。
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结果与讨论
OCF的变化是观察不同结构参数的变化,例如,量子井的数量,数量的壁垒,层厚度和阻挡层thickness.Fig。显示OCF的变化由于变异的数量层0到20之间。结果表明,井层的数量增加,OCF是呈指数增加0和0.8之间的值。图2介绍了OCF的依赖越来越多的活跃地区的井。低的油井数量的OCF具有更低的价值。避免种植层的复杂性时,和在选择高的油井数量有限制,SMQW SOA设计可以较低的层。然而,将降低OCF的权衡。
OCF的变化由于屏障层的数量的变化是图3所示。障碍的数量(Nb) = (Nw-1);因此,OCF的趋势与数量的壁垒曲线(图3)是类似OCF与的油井数量曲线(图2)。当障碍的数量是不同的从3 - 12(井的数量从4到13),OCF的变化从0到0.35。
图像
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OCF的变化是通过模拟不同层厚度为4,10年,15层的数量。视图显示了OCF与厚度曲线4涌活跃区域SMQW SOA。当障碍的数量是3,OCF从大约0.005到0.06的厚度变化从4到13 nm。OCF的范围是低。
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的厚度范围的4到13 nm, 10和15井分层设备也进行了分析。图5显示了OCF与厚度曲线10涌活跃区域SMQW SOA。当障碍的数量是9,OCF从大约0.03到0.35不等厚度变化从4到13 nm。OCF的范围是高于先前的案例。
图像
图6显示了OCF与好厚度曲线15涌活跃区域SMQW SOA。当障碍的数量是14,OCF从大约0.085到0.8不等厚度变化从4到13 nm。OCF的范围都高于4和10个量子涌活跃区域。
图像
结果图4所示,图5和图6表明,同样的厚度范围(4海里13海里),SMQW SOA设计量子井显示更高的OCF 10到15。
为了观察OCF不同阻挡层厚度的变化,势垒厚度是不同的从4到13 nm。OCF与势垒厚度图4井和10井的决定。在这两种情况下,OCF显示小衰减增加势垒厚度。从图7可以证实OCF并不依赖于势垒厚度(10井)。势垒厚度的增加从4到13 nm导致OCF的变化从0.193到0.1965。
图像

结论
simulationsand依赖关系分析结果表明,OCF的变化高度敏感层厚度和数量,和更少的势垒厚度的变化敏感。设备结构的目标是使用带来更好的OCF的设计参数。实验室建设的各种图表表明,当在SMQW SOA层的数量是不同的从10到15 10 nm 13纳米层厚度,有可能获得一个更好的OCF。高OCF导致更高的设备的稳定性。它会影响模态条件(TE和TM,单个或多个模式),散度以及阈值电流条件[17]。因此,OCF虽然SMQW SOA设计非常重要。使用SOA的一个主要缺点是模式的影响;然而,解决方案是可用的,如使用Lyot过滤器[18]。

引用


















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