5、高速光通信技术：半导体超快电光开关与相干光接入网络解析

高速光通信技术：半导体超快电光开关与相干光接入网络解析

半导体超快电光开关

随着云计算和物联网等应用的发展，光通信基础设施传输的数据量呈指数级增长，对电光设备的性能提出了更高要求，需要其具备高光谱效率和低延迟的信息传播能力。在这种背景下，基于半导体光放大器（SOA）的超快电光开关成为研究热点。

1. 开关优化区域
   • 对于采用MISIC技术切换的CIP - XN，存在一个最佳运行区域。该区域在低偏置电流和高电阶跃幅度下运行，具有最低的保护时间、最高的光调制幅度（OMA）比和可接受的过冲水平，同时能将每8ns切换脉冲的能耗保持在5nJ以下。
2. 相位失真——啁啾现象
   • 在半导体器件的电光切换中，啁啾是最重要的相位失真现象，它是一种暂时的频率偏差。克尔效应支配着这些器件的非线性行为，啁啾可由自相位调制（SPM）或半导体器件切换过程中介质载流子密度的外在变化引起。
   • 半导体有源层的折射率直接取决于载流子密度，切换时的光或电注入会导致折射率变化，从而引起光载波频率偏差。
   • 在当前密集波分复用（DWDM）系统中，通道间距为12.5GHz，一个通道的光载波频率偏差仅几吉赫兹就可能导致相邻通道之间产生显著串扰，影响系统整体性能。在基于相干调制方案的光链路中，光纤色散与频率啁啾的相互作用会严重影响光载波相位中编码的信息，此时，电光接收后的高效数字信号处理（DSP）阶段对于恢复传输信息至关重要。
3. 啁啾分析方法