SOA增益谱与ASE光谱的区别

作者：见合八方王伟，见合八方刘凡

引言

在SOA的推广中，客户时常提到以下疑问：“为什么C波段SOA测得的中心波长在1500 nm？”、“为什么1310 nm SOA的中心波长为1270 nm？”、“为什么你们SOA的纹波大于你们彩页的标称值？”。这些多是因为混淆了SOA的增益谱与ASE光谱。

一、SOA增益谱和ASE光谱定义

SOA的增益谱，是在有输入光条件下，对不同波长的增益特性绘制的“增益vs波长”的谱线。常规的SOA（未集成光隔离器时）光路是可逆的，输入和输出端口可互换分别测试增益谱。

ASE又称“放大的受激辐射”，是在无输入光条件下，由SOA产生的自发辐射形成的“光谱密度 vs 波长”曲线。SOA的ASE是双向传输的，SOA芯片的输入侧和输出侧均有ASE，如果SOA的波导是对称的，材料均匀，电流密度是均匀的，则SOA输入和输出光谱应基本一致。

图1展示某款SOA芯片的ASE光谱与增益谱对比。

 

二、SOA的ASE光谱和增益谱对比

SOA的ASE光谱与和增益谱是不同的。对光谱特性，我们通常用中心波长、谱宽、纹波，这三个参数来评估，下面我们就从这三个维度对比ASE光谱和增益谱的异同。

2.1 中心波长对比

如图1所示，该SOA的ASE光谱以及增益谱的中心波长有明显差别。ASE光谱中心波长为1515nm左右，增益谱的中心波长为1535nm，相差20nm左右。

ASE光谱的中心波长主要受偏置电流与温度影响，而增益谱在此基础上还受到输入光功率的影响。为保证可比性，本文所有对比均在相同电流与温度条件下进行。

2.2 谱宽差异

与ASE光谱相比，SOA的增益谱通常具有更宽的谱宽，这是由于在高增益区域容易出现增益饱和现象，从而引发增益压缩效应，使得增益在谱线范围内趋于平坦。随着输入光功率的增加，这种增益压缩更加显著，进一步展宽并平滑增益谱。

我们通常在输入光功率为-10 dBm时评估增益谱的谱宽。

2.3 纹波差异

图2展示了同一SOA器件在ASE光谱与增益谱下的纹波对比结果（注：增益谱中的高频起伏主要源自测量误差）。可以观察到，两种谱线的纹波在波形形态与周期上基本一致，但增益谱的纹波幅度显著小于ASE光谱。例如，图中ASE光谱的纹波约为2 dB，而增益谱的纹波仅为0.2 dB。尽管二者在纹波幅度上存在明显差异，但考虑到ASE光谱测试的便捷性，ASE光谱纹波仍可作为评估增益谱纹波的有效参考指标。

 

三、实例对比

下面我们以我司（见合八方）的C+L波段SOA的ASE光谱以及增益谱为例，做个对比。

 

四、结论

综上所述，SOA的增益谱与ASE光谱在中心波长、谱宽和纹波等参数上存在明显差异，但两者具有一定的相关性。相比之下，增益谱通常具有更长的中心波长、更宽的谱宽，且纹波幅度显著小于ASE光谱。考虑到ASE光谱测量方法更为简便，尽管其不能完全取代增益谱，但在实际应用中，常常用于对SOA增益性能的初步评估。

审核编辑 黄宇