----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 等高級相位調制在光微波鏈路中備受關注。要獲得這些調制格式，必須使用外部光調制器。遺憾的是，大多數光調制器都存在插入損耗和高功耗的缺點。這些問題在星載系統中尤其重要，例如光束形成網絡[1]。最近，各種實驗進行了在光通信系統中使用半導體光放大器作為相位調制器的可行性研究[2]-[4]。這些基于半導體光放大器SOA的相位調制器具有高增益和低調制功率的優勢。

圖 1 描述了獲得PSK π相移所需的調制功率的測量值，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帶寬是由所需調制功率增加3dB時給出的（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，盡管電流加熱會阻止帶寬大于 1 GHz。然而，應該注意的是，這里介紹的調制器具有足夠的帶寬，因為微波傳輸鏈路所考慮的比特率通常低于500 Mbit/s。預計 600 MHz 的帶寬將允許 PSK 調制速度達到約 900 Mbit/s，QPSK 調制速度可以是這個速度的兩倍。然而，非線性可能會將 QPSK 調制速度限制在 900-1500 Mbit/s。發現所需的調制功率低至 5 dBm，對應于 Vπ為1.1V。這與具有相同帶寬的鈮酸鋰調制器的預期相當或更好。最后，應該注意的是，測量是在 -7 dBm 的光輸入功率、70 mA 的偏置電流對應 10dB的光纖到光纖增益下進行的，因此光輸出功率為 3 dBm。

使用光放大器作為相位調制器的主要缺點是半導體光放大器不可避免地會引入幅度調制。如圖 2 所示，幅度調制引入的強度變化非常大，對于 QPSK 調制，預計變化高達5dB，這在實際系統中是不能容忍的。

減少幅度調制的一種新方法是使用雙電極放大器，如圖3所示?？梢酝ㄟ^反相調制兩個電極來減小幅度調制。調整調制功率，以便兩個部分引入相同幅度調制。因為在兩個部分調制中是π相差，這使得幅度調制相消。為了避免相位調制的減少，兩個部分每 mA 調制電流的相位響應必須不同。相位和幅度調制之間的比率由所謂的線寬增強因子α [5] 決定，對于固定波長，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，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（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現。

已使用多截面數值模型來計算雙電極半導體放大器中幅度調制引起的強度變化。預測的強度變化如圖4 所示，其是反相調制指數的函數，即輸入部分的調制電流與輸出部分的調制電流之比?？梢钥闯?，對于 PSK 調制格式，強度變化可以從 3.5 dB 降低到 0.8 dB（減少 77%）。

結果表明，即使在星載系統中，半導體光放大器也可能是一種有吸引力的相位調制解決方案。此外，在未來系統中半導體光放大器SOA具有光電集成的巨大優勢。

參考文獻

[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半導體光放大器SOA基礎知識，助力SOA技術的發展和應用。特此告知，本文系經過人工翻譯而成，雖本公司盡最大努力保證翻譯準確性，但不排除存在誤差、遺漏或語義解讀導致的不完全準確性，建議讀者閱讀原文或對照閱讀，也歡迎指出錯誤，共同進步。

審核編輯 黃宇