半导体光放大器的应用
【摘要】当前，半导体光放大器已经成为光纤通信系统中主要的放大器件。
文章主要介绍了半导体光放大器的在光纤通信系统中的几种典型应用，对半导体光放大器的在其他方面的应用有实用的理论指导意义。
【关键词】半导体光放大器；光纤通信；放大
0引言
随着通信各种新业务的出现和使用者的多，对人们对通信网通信容量提出了越来越大的需求，而光纤通信[1，2]以其速率高、容量大、等优点从一开始就吸引着人们的注意，现在光纤已经成为世界信息的主要的承载体。
随着通信业务的发展，人们已经共同意识到未来光纤通信网络应具有的能力应该包括：传输业务的带宽要越来越宽，应能够透明的传输数据以便使通信网络终端能方便的升级和自由的选择路由，而光放大器的出现使得上述光纤通信网络优势的实现成为可能。
总的来说，常见的光放大器[3，4]可分为两大类：光纤放大器(Optical Fibcr Amplifier)和半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier)。
出现最早的光放大器是半导体光放大器，它的基本结构和无反馈或反馈量不足以引起振荡的半导体激光器很相似。
半导体光放大器在正偏压的条件下，在强注入电流的作用下，有源区半导体内的价带与导带间由于非平衡载流子的注入可以形成粒子数分布反转，在入射光的作用下通过受激跃迁产生光增益，从而可以使输入光信号得到放大。
文章主要介绍半导体光放大器的几个典型应用。
1半导体光放大器的应用
1.1线性放大
半导体光放大器最重要的功能是线性放大，主要是实现放大作用，其在通信系统中可用作功率放大器，线路放大器和前置放大器。
1）在发射端，把半导体光放大器用作功率放大器，以便增强系统发射端的输出功率，这可以大幅度的增大系统干线的中继距离。
2）在传输线路中，半导体光放大器可以作为线性中继放大器使用，使传输再生中继距离再次得到飞跃性的延长。
3）在接收端，半导体光放大器可以用作前置放大器，从而可以大幅度改善接收端接收机的灵敏度。
半导体光放大器的饱和增益特性将会导致其每比特的增益与之前的比特序列有关，形成一种效应-码型效应，小信道之间的码型效应又可以称为交叉增益调制效应，这种技术是利用多信道间的交叉增益调制效应的统计平均，并在其间引入一中等强度连续波以便保持光束，也称之为水库信道，以便压缩放大器总的增益，进而降低信道间的交叉增益调制效应。
还有一种方法是采用钳制增益半导体光放大器，这将有效地增强半导体光放大器的饱和功率，但增益调制半导体光放大器饱和后发生的弛豫振荡将会使该技术的比特率限制在10 Gbit/s 左右。
1.2非线性应用
半导体光放大器中的非线性效应包括交叉增益调制（XGM）效应、交叉相位调制（XPM）效应和四波混频（FWM）效应。
半导体光放大器中的非线性效应对于放大应用是没有用处的的，但利用非线性效应却可以研发出许多新的光通信器件。
随着光纤通信向城域网、接入网的方向的发展，光上下路复用（OADM）技术、光交叉连接（OXC）技术等系统的组建，基于半导体光放大器非线性效
应应用的光信号的处理，特别是光开关受到了越来越多的重视。
此外，利用半导体光放大器的非线性效应的应用还可以实现RZ和NRZ之间的相互转换，利用FWM、XPM可以实现了OTDM到WDM的转换，利用XGM 可以实现WDM到OTDM的转换，同时可以实现NRZ到RZ的转换。
因此半导体光放大器将成为光通信领域WDM，TDM，ADM，OXC和ATM等光信号传输、处理的核心部件。
1.3集成
半导体光放大器的另外一个最大的优点是它易于集成化且能够提供比较大的增益，其集成的应用主要包括以下两方面：
第一，其可以实现半导体光放大器功能的集成。
例如，由于半导体光放大器提供的消光比比较大，提供的开关时间比较快等特点，特别是其可以补偿光纤链路中的插入损耗，使得基于半导体光放大器的光开关阵列、半导体光放大器与光分支波导组合构成的矩阵光开关收到了人们的广泛关注，利用半导体光放大器与M-Z波导集成可以实现基于交叉相位调制效应的波长转换的功能。
第二，利用半导体光放大器的集成特性可以降低原有器件的增益损耗，改善系统器件的特性。
如取样光栅DBR激光器中集成了SOA以便使该光源的输出功率增加，从而使系统性能得到明显改善。
电吸收调制器中集成SOA则可以实现无损操作，并可以使带宽增至40GHz。
2结束语
半导体光放大器在光纤通信中具有非常广阔的应用前景，文章仅对半导体光放大器的一些常见的应用进行了简要说明，相信本文对半导体光放大器的其他应用应该有实用的理论指导意义。
【参考文献】
［1］刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽．光纤通信[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2001：50-56.
［2］李玉权，崔敏，蒲涛译.光纤通信[M].北京：电子工业出版社，2002：30-36.
［3］杨祥林．光放大器及其应用[M]．北京：电子工业出版社，2000：20-26.
［4］范品忠．半导体光放大器在光学网络中的作用[J]．激光与光电子学进展，2002，1（39）：10-14.。