日本成功開發(fā)量子點式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（以下簡稱東京大學(xué)）和富士通，使用量子點（Quantum Dot）聯(lián)合開發(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)會聯(lián)合演講會”上進行了發(fā)表。此次發(fā)表的內(nèi)容已經(jīng)在2004年2月底于美國洛杉磯召開的光通信技術(shù)展覽會暨學(xué)術(shù)會議“OFC 2004”的postdeadline paper討論會上發(fā)表過。

    這種SOA一個即可覆蓋現(xiàn)有光放大器的多種帶寬，而且功率也要超過現(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)開始提供工業(yè)樣品，2006年度以前投產(chǎn)。

    此次開發(fā)的SOA在波導(dǎo)路徑中分散有由直徑數(shù)nm、稱為量子點的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中都是通過向位于稱之為“反轉(zhuǎn)分布”的能級中的電子上照射光線，產(chǎn)生“受激輻射（Stimulated Emission）”現(xiàn)象來放大輸入光。也可以說，此次重點利用量子點中電子和空穴等電荷載流子聚集的性質(zhì)來控制受激輻射的特性。

    根據(jù)測定試驗得到的特性，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10dBm的條件下也沒問題的話，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）?，F(xiàn)有SOA的帶寬大約僅60nm，功率為15dBm左右。功率如果再高的話，就會出現(xiàn)稱之為“功率代價（Power Penalty）”現(xiàn)象，即使提高了輸出功率也無法改善誤碼率。而使用量子點的SOA則不會出現(xiàn)功率代價現(xiàn)象。

    此前被用作光放大器的EDFA或TDFA等的功率也有超過30dBm的。不過，在EDFA和TDFA中為了得到足夠的增益，必須使用一定長度的光纖，放大器的尺寸一般在20cm～30cm見方。此次使用量子點的SOA尺寸非常小，長約6mm、寬0.5mm。量子點式SOA的問世有望加快光放大器的小型化進程。