Semiconductor Optical Amplifiers pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Dutta, Nilroy K./ Wang, Qiang

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2006-2

价格:$ 140.00

装帧:HRD

isbn号码:9789812563972

丛书系列:

图书标签:

半导体光放大器
SOA
光纤通信
光放大
半导体激光器
光电子学
通信工程
光器件
放大器
光信号处理

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具体描述

This invaluable book provides a comprehensive treatment of the design and applications of the semiconductor optical amplifier (SOA). SOAs are important components for optical communication systems with applications as in-line amplifiers and as functional devices in evolving optical networks. The functional applications of SOAs were first studied in the early 1990s; since then, the diversity and scope of such applications have been steadily growing. "Semiconductor Optical Amplifiers" is self-contained and unified in presentation. The treatments in the book are detailed enough to capture the interest of the curious reader and sufficiently complete to provide the necessary background to explore the subject further. It is intended to be used as an advanced text by graduate students and by practicing engineers but is also suitable for non-experts who wish to have an overview of optical amplifiers.

好的，这是一份关于“半导体光放大器”主题的图书的详细简介，旨在全面介绍该领域的理论基础、关键技术和应用前景，同时避免提及任何关于人工智能生成或构思的内容。 --- 图书名称：半导体光放大器：原理、设计与应用图书简介本书旨在为光电子学、通信工程、物理学及相关领域的研究人员、工程师和高年级学生提供一本全面而深入的关于半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifiers, SOAs）的权威参考书。作为现代光通信系统和光网络中的核心无源及有源器件之一，SOAs在光信号的放大、再生、交换和调制等方面扮演着不可替代的角色。本书从基础物理原理出发，系统地阐述了SOAs的工作机制、器件结构、关键参数，并深入探讨了当前面临的设计挑战和前沿应用。第一部分：基础理论与物理机制本书的开篇部分详细回顾了半导体光放大器背后的基本物理原理。内容聚焦于半导体材料的光学特性、能带理论以及载流子动力学。重点解析了受激辐射过程，这是SOA实现光放大的核心机制。我们详细介绍了增益的频率依赖性、载流子密度与增益之间的复杂关系，以及饱和效应和交叉调制失真等非线性现象对放大性能的影响。半导体材料的光学特性：深入探讨了砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等常用材料的带隙结构、载流子复合机制，以及它们如何决定器件的吸收和发射光谱。增益理论与模型：阐述了小信号增益、大信号增益的数学模型，包括对不同腔长和注入电流下的增益系数的精确计算方法。讨论了量子效率和带宽限制的理论依据。载流子动力学：详细分析了载流子注入、积累、复合和扩散的过程，这些动力学过程直接决定了SOA的动态响应速度和噪声特性。第二部分：器件结构、设计与制造本部分将理论知识与工程实践相结合，详细介绍了不同类型的SOA的结构设计、制造工艺以及关键性能参数的优化。我们不仅关注传统的直列式（Edge-Coupled）SOA，也涵盖了先进的集成光学结构。关键器件结构：详尽描述了SOA的平面结构、波导设计，包括增益区、散射区、载流子限制层和窗口层的精确设计。特别关注了如何通过优化波导的几何形状和折射率分布来提高耦合效率和降低损耗。增益平坦化技术：鉴于传统SOA的增益带宽有限，本书重点探讨了实现宽带、平坦增益谱的关键技术，包括采用多段量子阱结构（MQW）、非均匀应变（Strain-Compensation）技术以及集成具有不同能带结构的增益段。噪声与非线性效应抑制：深入分析了SOA引入的自发辐射噪声（ASE）的统计特性及其对系统信噪比的影响。同时，详细阐述了如何通过优化器件尺寸、工作点和采用特殊设计（如吸收区）来最小化交叉增益调制（XGM）和四波混频（FWM）等非线性失真。制造工艺挑战：概述了III-V族半导体器件的复杂制造流程，包括外延生长、光刻、刻蚀、钝化和光学表面处理等关键步骤，强调了实现高可靠性和高耦合效率的工程挑战。第三部分：集成与系统应用 SOAs的真正价值在于其在光通信和光处理系统中的广泛应用。本部分将视角从单个器件提升到系统层面，探讨了SOA在光网络中作为功能模块的具体实现和性能评估。 SOA作为光放大器：重点分析了SOA在长距离、高速光纤通信系统中的应用，包括直接放大、光电再生中继的替代方案，以及其在掺铒光纤放大器（EDFA）难以覆盖的特定波段（如短波段或特定O/E/O转换场景）的独特优势。 SOA作为光开关与调制器：阐述了利用SOA的快速载流子恢复时间实现高速光开关和调制器的原理。讨论了基于受激吸收或交叉增益调制（XGM）原理的开关操作，以及其在解复用、动态波长转换中的应用。 SOA在光网络中的集成：深入探讨了SOA与其它光通信组件（如波导、滤波器、耦合器）集成于单片光集成电路（PIC）中的技术，这对于构建紧凑、低成本、高可靠性的光网络节点至关重要。讨论了SOA阵列在多路复用/解复用系统中的潜力。前沿研究方向：展望了超高速SOA、低噪声SOA、以及在量子信息处理和光计算领域中SOAs的潜在应用，如作为微环谐振腔（MRR）的调制源或光缓冲器。本书特点：理论与实践并重：内容涵盖从半导体物理到器件工程和系统集成的完整链条。全面性与深度：提供了大量用于指导器件设计和性能优化的数学模型和工程参数。面向工程应用：专注于解决实际工程中遇到的性能限制和优化问题。深入的案例分析：通过具体案例展示不同设计选择对最终器件性能（如增益、噪声、饱和功率）的影响。本书是光电子领域专业人士案头的必备工具书，将指导读者深入理解并成功设计下一代高速、高集成度的光通信系统。