摘要

本文通過增益紋波公式，計算得到增益紋波數(shù)值和增益紋波波長間隔，并根據(jù)增益紋波設(shè)計需求，可以求得腔面反射率控制需求。

1. 增益紋波公式

1.1 增益紋波大小公式

當(dāng)SOA的腔面有殘余反射時，通過半導(dǎo)體光放大器的光的強度變化如下面增益公式：

其中，Gs是單程增益，R1、R2是兩個腔面的殘余反射率。Φ是光束通過放大器時的相位變化，與波長相關(guān)。公式1中的sin2Φ項是輸出信號強度產(chǎn)生調(diào)制的原因，此時殘余端面反射率會在增益譜上表現(xiàn)為紋波。

增益紋波的相對幅度是G的最大值和最小值的比值，Gmax和Gmin分別對應(yīng)sin2Φ=0和sin2Φ=1時的取值，據(jù)此可得到增益調(diào)制的峰谷比(增益紋波)：

當(dāng)RGs≥1時，芯片滿足激射條件，產(chǎn)生激光振蕩；當(dāng)RGs<1，放大器工作在增益區(qū)，增益譜呈現(xiàn)周期性紋波；RGs越小，紋波越小。對未鍍膜的SOA的端面反射率大概0.32（可有菲涅爾公式計算得出），此時Gs>3就會產(chǎn)生激射。

單程增益的分貝形式，如下面公式：

1.2 增益紋波周期公式

公式1中的Φ由下面公式給出：

2. 增益紋波計算

下面以見合八方1550nm SOA（型號為JSA-BT515G25）為例，對增益紋波進行計算。該款型號的單程增益Gs_dB=26dB(對應(yīng)Gs=400)，腔長1mm。

圖1 見合八方1550nm SOA

2.1 紋波大小和腔面反射率

根據(jù)公式5，我們分別繪制了在紋波為1dB，0.1dB，0.01dB時，單程增益與反射率的對應(yīng)曲線，如圖2所示。

圖2 單程增益Gs和腔面反射率R對紋波幅度m_dB

根據(jù)SOA芯片的單程增益以及紋波要求，可求得對應(yīng)的腔面反射率要求。

以如需要紋波小于1dB，則腔面反射率應(yīng)小于1.5e-4，如紋波要求小于0.1dB，則需要腔面反射率<1.5e-5。

2.2 紋波波長間隔計算

以見合八方1550nm SOA（型號為JSA-BT515G25）為例子，其波導(dǎo)腔長為1mm，按公式9計算得到在1550nm處紋波波長間隔0.343nm。

3. 實測驗證

對見合八方1550nm SOA（型號為JSA-BT515G25）進行實際測試，以與計算結(jié)果進行比對，圖3為該款SOA的增益譜實測結(jié)果。

圖3，見合八方SOA(JSA-BT515G25)增益譜實測數(shù)據(jù)

圖中高頻抖動為測試系統(tǒng)誤差，低頻包絡(luò)對應(yīng)SOA的實際增益紋波。

紋波間隔：圖中低頻包絡(luò)的峰峰值間隔，大概在0.35nm(1540.85-1540.5=0.35)左右，與計算得到0.343nm基本相符。

紋波幅度：圖中紋波幅度為0.1dB左右，以單程增益26dB計算，可得到等效腔面反射率大約為1.5E-5。后面文章我們將進一步仿真計算腔面等效反射率。

審核編輯 黃宇