日本成功開發(fā)量子點式SOA　有望降低CWDM設備成本

    日本東京大學生產研究所納米電子研究中心（以下簡稱東京大學）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）的半導體光放大器（SOA），在2004年3月28日～31日于東京工科大學舉辦的“日本第51屆應用物理學會聯(lián)合演講會”上進行了發(fā)表。此次發(fā)表的內容已經(jīng)在2004年2月底于美國洛杉磯召開的光通信技術展覽會暨學術會議“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（稀疏波分復用）設備的元件成本、大幅縮小元件尺寸。東京大學和富士通宣布，將于2004年內開始提供工業(yè)樣品，2006年度以前投產。

    此次開發(fā)的SOA在波導路徑中分散有由直徑數(shù)nm、稱為量子點的InAs（砷化銦）組成的半導體微結晶，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“反轉分布”的能級中的電子上照射光線，產生“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）。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，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。