一．SOA光脈沖調(diào)制模塊簡介

SOA（半導(dǎo)體光放大器）光脈沖調(diào)制模塊使用半導(dǎo)體光放大器（SOA作為調(diào)制器時(shí)也稱為SOM）作為核心器件，利用半導(dǎo)體光放大器SOA的高速調(diào)制特性，通過SMA接口接入的外部觸發(fā)的窄脈沖調(diào)制電信號，或使用內(nèi)部觸發(fā)模式通過內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路對SOA進(jìn)行脈沖調(diào)制，進(jìn)而輸出光脈沖。

SOA光脈沖調(diào)制模塊利用SOA的增益放大和高速調(diào)制特性，具有上升時(shí)間快，小尺寸，高消光比，使用方便，支持光信號放大等特點(diǎn)，使其成為各種光纖傳感中替代傳統(tǒng)電光和聲光調(diào)制的理想選擇，廣泛應(yīng)用于光纖傳感、量子通信、半導(dǎo)體測試、微波光子等領(lǐng)域。

圖1 SOA脈沖驅(qū)動(dòng)模塊功能框圖

圖2 SOA脈沖驅(qū)動(dòng)模塊

二．SOA光脈沖調(diào)制模塊特性

SOA（半導(dǎo)體光放大器）光脈沖調(diào)制模塊具有以下特性：

1.高消光比：消光比是指光脈沖開啟狀態(tài)與關(guān)閉狀態(tài)下的光功率比，采用見合八方的SOA，常規(guī)型號消光比大于50dB；對支持反向偏置的驅(qū)動(dòng)模塊，消光比可達(dá)60-70dB；配合光路的窄帶濾波器可進(jìn)一步提高消光比到70~80dB。在高靈敏度的光感知系統(tǒng)通常需要高消光比的調(diào)制器，如高靈敏度的分布式光纖傳感或高靈敏度的光纖陀螺中。

2.脈沖寬度可調(diào)：脈沖寬度可調(diào)，范圍通常在1納秒到幾百納秒。

圖3 脈沖示意圖（1ns,5ns,100ns, 1000ns）

3.窄脈沖：SOA具有高速調(diào)制特性，部分廠家的型號最小可支持1ns。

4.高增益：與其它調(diào)制器相比，SOA模塊還可以支持信號放大，增益通常在20 dB至40 dB之間，如在一些短距光纖傳感應(yīng)用中，可省去后面的EDFA，進(jìn)一步縮小體積并降低成本。

5.緊湊封裝：與傳統(tǒng)的聲光或電光體制器相比，SOA脈沖調(diào)制模塊可制作的更小巧，進(jìn)一步的，SOA還可與半導(dǎo)體激光器進(jìn)一步集成，見合八方已推出半導(dǎo)體MOPA激光器，在一個(gè)蝶形器件里集成了窄線寬激光器、SOA、隔離器及分光器等多個(gè)器件，進(jìn)一步縮小整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的體積、尺寸和重量。

6.觸發(fā)方式可選：支持內(nèi)部或外部觸發(fā)，方便與各種系統(tǒng)兼容。

三．SOA光脈沖調(diào)制模塊性能指標(biāo)

光學(xué)性能：

1.工作波長：常規(guī)型號為C波段（約1530-1565 nm）或L波段，有時(shí)也包括其他波長如1060nm，1310 nm和1650 nm等。目前見合八方可提供1060，1270，1310，1490，1550，1625，1650等波長全系列SOA，可根據(jù)用戶光學(xué)系統(tǒng)需要選擇。

2.關(guān)斷消光比：常規(guī)型號>50dB，高消光比型號>60或70dB。

3.輸出峰值光功率：根據(jù)需要能夠提供超過10mW~200mW（10dBm~23dBm）的輸出峰值功率。

電學(xué)性能：

4.脈沖寬度：不同廠家脈沖寬度設(shè)置不同，通?？芍С?ns~1000ns的脈沖寬度。

5.重復(fù)頻率：通常在100Hz~1000kHz之間。

圖4 重頻1kHz

6.供電要求：通常為5V或3.3V供電。

7.通信接口：通常為RS232。

8.外部觸發(fā)接口：通常為SMA接口。

四．SOA光脈沖調(diào)制模塊應(yīng)用場景

1.光纖傳感系統(tǒng)：包括DVS/DAS/OTDR/BOTDR/OFDR等光纖傳感系統(tǒng)。

分布式光纖傳感：在分布式光纖傳感（DVS/DAS）系統(tǒng)中，傳統(tǒng)方案使用AOM聲光調(diào)制器產(chǎn)生光脈沖，近期人們開始使用SOA脈沖調(diào)制模塊替代聲光調(diào)制器，其體積縮小和成本大幅降低，并具有高消光比的優(yōu)勢（消光比可達(dá)50~80dB），同時(shí)，對一些短距離應(yīng)用，還可省去后端的EDFA，進(jìn)一步提高了集成度并降低了成本。業(yè)內(nèi)有廠家還進(jìn)一步采用全半導(dǎo)體的方案，將窄線寬激光器NLL與SOA調(diào)制部分，集成到一個(gè)蝶形器件中，組成半導(dǎo)體MOPA激光器，進(jìn)一步提高了集成度，降低了成本。

光時(shí)域反射（OTDR）：在OTDR系統(tǒng)中，SOA可以用于放大反射信號或產(chǎn)生光脈沖，以便更準(zhǔn)確地檢測光纖的缺陷和損傷。

圖5 使用SOA作為斬波器和放大器搭建分布式光纖傳感系統(tǒng)

（SOA：半導(dǎo)體光放大器 RSOA：增益芯片 PD：光電探測器 ECL：外腔激光器 AOM：聲光調(diào)制器 Circulator：環(huán)形器）

2.激光雷達(dá)LiDAR：

在LiDAR系統(tǒng)中，SOA脈沖調(diào)制模塊用于產(chǎn)生高功率的光脈沖，用于距離測量、環(huán)境監(jiān)測等。SOA可替代傳統(tǒng)AOM，產(chǎn)生高消光比高功率的光脈沖，見合八方的SOA的脈沖寬度可低至1ns，消光比可高達(dá)50-80dB，光功率最高可>23dBm。

（a）傳統(tǒng)AOM調(diào)制方案 (b) SOA脈沖調(diào)制方案

圖6測風(fēng)激光雷達(dá)內(nèi)部光路框圖

（SOA：半導(dǎo)體光放大器 MOPA：主震蕩激光器 BPD：平衡探測器 OC：光耦合器 AOM：聲光調(diào)制器 EDFA：摻鉺光纖放大器 EYDFA：摻鉺鐿光纖放大器NLL：窄線寬激光器）

3.量子通信：

量子密鑰分發(fā)（QKD）：SOA光脈沖調(diào)制模塊在QKD系統(tǒng)中用于產(chǎn)生和放大光脈沖，以實(shí)現(xiàn)安全的密鑰分發(fā)。

4.半導(dǎo)體測試：

高速信號生成與檢測：在半導(dǎo)體芯片的測試中，SOA脈沖調(diào)制模塊用于產(chǎn)生高速光脈沖信號，以測試芯片的性能。

SOA光脈沖調(diào)制模塊因其優(yōu)異的性能，在上述領(lǐng)域扮演著重要角色，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。

公司介紹

天津見合八方（http://tj.jhbf.cc），是專業(yè)的國產(chǎn)SOA供應(yīng)商。目前公司可對外提供1060nm, 1270nm, 1310nm, 1490nm, 1550nm, 1625nm, 1650nm等系列SOA和Gain Chip產(chǎn)品，同時(shí)可提供SOA訂制流片服務(wù)以及混合集成封裝服務(wù)。公司建立了萬級超凈間實(shí)驗(yàn)室，擁有較為全面的光芯片的生產(chǎn)加工、測試和封裝設(shè)備，具有光電芯片集成微封裝能力。目前公司正在進(jìn)行高功率SOA、NLL+SOA的混合集成MOPA激光器、基于SOA的光子集成芯片的研發(fā)工作。