----翻譯自U. Gliese, T.N. Nielsen, B. Mikkelsen and K.E. Stubkjaer等人1991年撰寫的文章

PSK 和 QPSK 等高級(jí)相位調(diào)制在光微波鏈路中備受關(guān)注。要獲得這些調(diào)制格式，必須使用外部光調(diào)制器。遺憾的是，大多數(shù)光調(diào)制器都存在插入損耗和高功耗的缺點(diǎn)。這些問題在星載系統(tǒng)中尤其重要，例如光束形成網(wǎng)絡(luò)[1]。最近，各種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了在光通信系統(tǒng)中使用半導(dǎo)體光放大器作為相位調(diào)制器的可行性研究[2]-[4]。這些基于半導(dǎo)體光放大器SOA的相位調(diào)制器具有高增益和低調(diào)制功率的優(yōu)勢。

圖 1 描述了獲得PSK π相移所需的調(diào)制功率的測量值，以及可以很容易得到增加3.5dB可獲得QPSK 3π/2相移所需的功率。3dB帶寬是由所需調(diào)制功率增加3dB時(shí)給出的（在600 MHz的位置）。該帶寬由載流子壽命決定，這可以通過使用更高的偏置電流來提高，盡管電流加熱會(huì)阻止帶寬大于 1 GHz。然而，應(yīng)該注意的是，這里介紹的調(diào)制器具有足夠的帶寬，因?yàn)?a target="_blank">微波傳輸鏈路所考慮的比特率通常低于500 Mbit/s。預(yù)計(jì) 600 MHz 的帶寬將允許 PSK 調(diào)制速度達(dá)到約 900 Mbit/s，QPSK 調(diào)制速度可以是這個(gè)速度的兩倍。然而，非線性可能會(huì)將 QPSK 調(diào)制速度限制在 900-1500 Mbit/s。發(fā)現(xiàn)所需的調(diào)制功率低至 5 dBm，對(duì)應(yīng)于 Vπ為1.1V。這與具有相同帶寬的鈮酸鋰調(diào)制器的預(yù)期相當(dāng)或更好。最后，應(yīng)該注意的是，測量是在 -7 dBm 的光輸入功率、70 mA 的偏置電流對(duì)應(yīng) 10dB的光纖到光纖增益下進(jìn)行的，因此光輸出功率為 3 dBm。

使用光放大器作為相位調(diào)制器的主要缺點(diǎn)是半導(dǎo)體光放大器不可避免地會(huì)引入幅度調(diào)制。如圖 2 所示，幅度調(diào)制引入的強(qiáng)度變化非常大，對(duì)于 QPSK 調(diào)制，預(yù)計(jì)變化高達(dá)5dB，這在實(shí)際系統(tǒng)中是不能容忍的。

減少幅度調(diào)制的一種新方法是使用雙電極放大器，如圖3所示。可以通過反相調(diào)制兩個(gè)電極來減小幅度調(diào)制。調(diào)整調(diào)制功率，以便兩個(gè)部分引入相同幅度調(diào)制。因?yàn)樵趦蓚€(gè)部分調(diào)制中是π相差，這使得幅度調(diào)制相消。為了避免相位調(diào)制的減少，兩個(gè)部分每 mA 調(diào)制電流的相位響應(yīng)必須不同。相位和幅度調(diào)制之間的比率由所謂的線寬增強(qiáng)因子α [5] 決定，對(duì)于固定波長，該因子隨電子濃度的增加而增加 [5]。因此，為了獲得良好的整體相位響應(yīng)，放大器兩部分的電子濃度必須不同。這可以通過用高功率光輸入信號(hào)（高于-10dBm）使放大器飽和并降低輸出部分的偏置電流來輕松實(shí)現(xiàn)。

已使用多截面數(shù)值模型來計(jì)算雙電極半導(dǎo)體放大器中幅度調(diào)制引起的強(qiáng)度變化。預(yù)測的強(qiáng)度變化如圖4 所示，其是反相調(diào)制指數(shù)的函數(shù)，即輸入部分的調(diào)制電流與輸出部分的調(diào)制電流之比。可以看出，對(duì)于 PSK 調(diào)制格式，強(qiáng)度變化可以從 3.5 dB 降低到 0.8 dB（減少 77%）。

結(jié)果表明，即使在星載系統(tǒng)中，半導(dǎo)體光放大器也可能是一種有吸引力的相位調(diào)制解決方案。此外，在未來系統(tǒng)中半導(dǎo)體光放大器SOA具有光電集成的巨大優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1] U. Gliese et al.: In Proceedings of CLEO, 1991, paper CWM5.

[2] J. Mellis et al.: Electronics Letters, vol. 25, no. 10, pp. 679-682, 1989.

[3] G. Groakopf et al.: In Proceedings of IOOC, 1989, paper 21B4-2.

[4] D. Hui Bon Hoa et al.: Journal of Ligthwave Technology, vol. 9, no. 2, pp. 266-270, 1991.

[5] N. Storkfelt et al.: Submitted for publication in Photonics Technology Letters, 1991.

注：本文由天津見合八方光電科技有限公司挑選并翻譯，旨在推廣和分享相關(guān)半導(dǎo)體光放大器SOA基礎(chǔ)知識(shí)，助力SOA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。特此告知，本文系經(jīng)過人工翻譯而成，雖本公司盡最大努力保證翻譯準(zhǔn)確性，但不排除存在誤差、遺漏或語義解讀導(dǎo)致的不完全準(zhǔn)確性，建議讀者閱讀原文或?qū)φ臻喿x，也歡迎指出錯(cuò)誤，共同進(jìn)步。

審核編輯 黃宇