1.光放大器的增益 法布里一珀罗放大器的增益可以表示为 (1-R)2G (1-RGS)+4RGs sin IO-OoL/(c/n)I (5.1.19) 式中R为反射面的反射系数,Gs称为单程功率放大因子,L为有源区长度, n为折射率。c/n即为光在有源区的速度 Gs是一个与频率有关的参量。假设它与频率关系为高斯型。由(5.1.19) 式可作出图5.14。 增益 max R=0.3 R=0.03 R=0(行波放大器增 频率 图5.1.4SOA放大器的增益频谱
(1 ) 4 sin [( ) /( / )] (1 ) ( ) 0 2 2 2 RG RG L c n R G G S S S FPA − + − − = R GS L n c / n GS G ω0 增益 0 频率ω GFPA max GFPA min R=0.3 R=0.03 R=0 (行波放大器增 益) 1. 光放大器的增益 法布里－珀罗放大器的增益可以表示为 式中 为反射面的反射系数， 称为单程功率放大因子， 为有源区长度， 为折射率。 即为光在有源区的速度。 是一个与频率有关的参量。假设它与频率关系为高斯型。由（5.1.19） 式可作出图5.1.4。 图5.1.4 SOA放大器的增益频谱 (5.1.19)
图中Gm(-R)G FPA m=(=B)G分别对应着(5.19)式分母中的正 FPA (1+RG C U 弦项为0和1。由图可见,法布里一珀罗放大器畇增益谱是一条振荡的曲线。峰 值频率 (5.1.20) 2L 在ω=a处,增益最大。随着反射系数的降低,增益振荡幅度逐渐减小,当R=0 时,增益谱就为高斯型曲线,即成了行波放大器的增益曲线。我们将行波放大 器的增益写为GnwA=Gs(o) (5.1.21) 单程增益用光放大器的参数可表示为Gs=exp(Ig-a)以](5.1.22) 式中,r为限制系数,它反映了有源区波导结构对辐射光子的引导作用 g和a是有源区每单位长度的增益系数和损耗系数,单位是1m,L为激活 区长度。SOA增益典型值为20~30dB。需要说眀的是SOA的增益依赖于输 入信号的偏振状态,不同的极化模式具有不同的增益。造成增益对偏振依赖 的原因是由于有源区的矩形形状和晶体结构所致,使得增益系数g 和限制系数与偏振方向有关,由此造成的偏振增益差可达5~7dB。 减小S○A的偏振增益的差可采用几种方法,一种是使有源区的横截面成 正方形;另一种是通过串联或是并联两个SOA来补偿增益差。这些方法的使 用可以使偏振增益差降至0.5dB
2 2 max (1 ) (1 ) S S FPA RG R G G − − = 2 2 min (1 ) (1 ) S S FPA RG R G G + − = L N N 2 2 = n c = = 0 R = 0 () GTWA = GS G exp[( g )L] S = − g 图中 、 分别对应着（5.1.19）式分母中的正 弦项为0和1。由图可见，法布里－珀罗放大器的增益谱是一条振荡的曲线。峰 值频率 式中， 在 处，增益最大。随着反射系数的降低，增益振荡幅度逐渐减小，当 时，增益谱就为高斯型曲线，即成了行波放大器的增益曲线。我们将行波放大 器的增益写为 单程增益用光放大器的参数可表示为 式中， 为限制系数，它反映了有源区波导结构对辐射光子的引导作用。 （5.1.20） （5.1.21） (5.1.22) g 和 是有源区每单位长度的增益系数和损耗系数，单位是1/m，L为激活 区长度。SOA增益典型值为20～30dB。需要说明的是SOA的增益依赖于输 入信号的偏振状态，不同的极化模式具有不同的增益。造成增益对偏振依赖 的原因是由于有源区的矩形形状和晶体结构所致，使得增益系数 和限制系数与偏振方向有关，由此造成的偏振增益差可达5～7dB。 减小SOA的偏振增益的差可采用几种方法，一种是使有源区的横截面成 正方形；另一种是通过串联或是并联两个SOA来补偿增益差。这些方法的使 用可以使偏振增益差降至0.5dB
2.光放大器的带宽 法布里一珀罗放大器的带宽在图5.14上为振荡主峰对应的频宽。根据光 放大器带宽的定义,由(5.1.19)式可知,增益减小到峰值一半时,2(o-。) 值就是带宽,由此求得△Om=2(/L)sm1(1-kGs)(2RGs)(523 上式成立要满足条件:0.17<RG,<583 通常FA的带宽值不超过10GHz。对应150m的工作波长,允许的信道宽度约 为0.08nm(A2=Av)而典型的WDM网络带宽是30nm,即3.746THz,所以FPA 是无法应用在这样的系统中的。FPA常用在有源滤波器、构造光子开关、光波长转 换器和路由器等场合。以有源滤波器为例,由于FBA的增益具有周期性特点,各振 荡峰间距 7L △mw=2L=2m,通过改变泵浦电流可以改变有源区折射率,从而 改变其振荡特性,便能实现可调谐的滤波。 理想行波放大器的反射系数R=0。但实际上是很难做到的。一般用关系式 G。R<0.17 (5.1.24) 作为行波放大器的条件。行波放大器的带宽用下式进行估算 △O m4≈ R)2/R (51.25) TWA的带宽大约是40m。图5.1.5画出了FPA与TWA的带宽比较。显然,FPA增 益较大,而带宽较小;TWA増益略小,带宽较大。 国回
作为行波放大器的条件。行波放大器的带宽用下式进行估算 ，通过改变泵浦电流可以改变有源区折射率，从而 改变其振荡特性，便能实现可调谐的滤波。 理想行波放大器的反射系数R＝0。但实际上是很难做到的。一般用关系式 ，而典型的WDM网络带宽是30nm，即3.746THz，所以FPA 是无法应用在这样的系统中的。FPA常用在有源滤波器、构造光子开关、光波长转 换器和路由器等场合。以有源滤波器为例，由于FPA的增益具有周期性特点，各振 荡峰间距 2. 光放大器的带宽 法布里－珀罗放大器的带宽在图5.1.4上为振荡主峰对应的频宽。根据光 放大器带宽的定义，由（5.1.19）式可知，增益减小到峰值一半时，2 ( ) −0 2( / )sin [(1 )/(2 )] 1 FPA = L − RGS RGS − 0.17 RGs 5.83 ( ) 2 = c nL c L N 2 2 2 2 = = GS R 0.17 R R L G c S TWA (1 ) / 2 − nm 值就是带宽，由此求得 上式成立要满足条件： 通常FPA的带宽值不超过10GHz。对应1550nm的工作波长，允许的信道宽度约 为0.08nm (5.1.25) TWA的带宽大约是40 。图5.1.5画出了FPA与TWA的带宽比较。显然，FPA增 益较大，而带宽较小；TWA增益略小，带宽较大。 (5.1.23) (5.1.24)
增益 fPa △OPFA TWA 频率 图5.1.5FPA与TA的带宽比较
图5.1.5 FPA与TWA的带宽比较 G ω0 增益 0 频率ω GFPA GTWA ΔωTWA ΔωPFA
3.噪声系数 在前面已经提到,噪声指数主要取决于自发辐射因子n对于SOA, ny=N-NN是SOA的载流子浓度,N是透明载流子浓度。考虑到内部损耗a 使得可用增益减小到g-a所以噪声系数可以表示为 N )( g (5.1.26) N-No g-a SOA噪声系数的范围时从6dB到9dB
sp n N N0 N nsp − = g − 2( )( ) − 0 − = g g N N N Fn 3. 噪声系数 在前面已经提到，噪声指数主要取决于自发辐射因子 ，对于SOA， ，N是SOA的载流子浓度，N0是透明载流子浓度。考虑到内部损耗 使得可用增益减小到 ，所以噪声系数可以表示为 SOA噪声系数的范围时从6dB到9dB， （5.1.26）