日本成功開(kāi)發(fā)量子點(diǎn)式SOA　有望降低CWDM設(shè)備成本

    日本東京大學(xué)生產(chǎn)研究所納米電子研究中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)東京大學(xué)）和富士通，使用量子點(diǎn)（Quantum Dot）聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功了大帶寬（120nm）、高功率（23.1dBm）的半導(dǎo)體光放大器（SOA），在2004年3月28日～31日于東京工科大學(xué)舉辦的“日本第51屆應(yīng)用物理學(xué)會(huì)聯(lián)合演講會(huì)”上進(jìn)行了發(fā)表。此次發(fā)表的內(nèi)容已經(jīng)在2004年2月底于美國(guó)洛杉磯召開(kāi)的光通信技術(shù)展覽會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議“OFC 2004”的postdeadline paper討論會(huì)上發(fā)表過(guò)。

    這種SOA一個(gè)即可覆蓋現(xiàn)有光放大器的多種帶寬，而且功率也要超過(guò)現(xiàn)有SOA，接近EDFA（摻鉺光纖放大器）和TDFA（摻銩光纖放大器）。因此有可能用來(lái)降低CWDM（稀疏波分復(fù)用）設(shè)備的元件成本、大幅縮小元件尺寸。東京大學(xué)和富士通宣布，將于2004年內(nèi)開(kāi)始提供工業(yè)樣品，2006年度以前投產(chǎn)。

    此次開(kāi)發(fā)的SOA在波導(dǎo)路徑中分散有由直徑數(shù)nm、稱(chēng)為量子點(diǎn)的InAs（砷化銦）組成的半導(dǎo)體微結(jié)晶，大幅度改善了帶寬、飽和功率和噪音特性。一般情況下，在SOA中都是通過(guò)向位于稱(chēng)之為“反轉(zhuǎn)分布”的能級(jí)中的電子上照射光線(xiàn)，產(chǎn)生“受激輻射（Stimulated Emission）”現(xiàn)象來(lái)放大輸入光。也可以說(shuō)，此次重點(diǎn)利用量子點(diǎn)中電子和空穴等電荷載流子聚集的性質(zhì)來(lái)控制受激輻射的特性。

    根據(jù)測(cè)定試驗(yàn)得到的特性，比如，在120nm（約1410nm～約1530nm）的帶寬條件下，放大增益為20dB以上、噪音指數(shù)為7dB以下、3dB飽和功率為19dBm以上。如果是90nm（約1410nm～約1500nm）的帶寬，那么放大增益為25dB以上、噪音指數(shù)為5dB以下、3dB飽和功率為19dBm以上。“如果在3dB飽和功率超過(guò)10dBm的條件下也沒(méi)問(wèn)題的話(huà)，就能覆蓋DWDM中常用的C頻段（1530nm～約1570nm）”（富士通光電子研究所的秋山知之）。現(xiàn)有SOA的帶寬大約僅60nm，功率為15dBm左右。功率如果再高的話(huà)，就會(huì)出現(xiàn)稱(chēng)之為“功率代價(jià)（Power Penalty）”現(xiàn)象，即使提高了輸出功率也無(wú)法改善誤碼率。而使用量子點(diǎn)的SOA則不會(huì)出現(xiàn)功率代價(jià)現(xiàn)象。

    此前被用作光放大器的EDFA或TDFA等的功率也有超過(guò)30dBm的。不過(guò)，在EDFA和TDFA中為了得到足夠的增益，必須使用一定長(zhǎng)度的光纖，放大器的尺寸一般在20cm～30cm見(jiàn)方。此次使用量子點(diǎn)的SOA尺寸非常小，長(zhǎng)約6mm、寬0.5mm。量子點(diǎn)式SOA的問(wèn)世有望加快光放大器的小型化進(jìn)程。