日本成功开发量子点式SOA　有望降低CWDM设备成本

    日本东京大学生产研究所纳米电子研究中心（以下简称东京大学）和富士通，使用量子点（Quantum Dot）联合开发成功了大带宽（120nm）、高功率（23.1dBm）的半导体光放大器（SOA），在2004年3月28日～31日于东京工科大学举办的“日本第51届应用物理学会联合演讲会”上进行了发表。此次发表的内容已经在2004年2月底于美国洛杉矶召开的光通信技术展览会暨学术会议“OFC 2004”的postdeadline paper讨论会上发表过。

    这种SOA一个即可覆盖现有光放大器的多种带宽，而且功率也要超过现有SOA，接近EDFA（掺铒光纤放大器）和TDFA（掺铥光纤放大器）。因此有可能用来降低CWDM（稀疏波分复用）设备的元件成本、大幅缩小元件尺寸。东京大学和富士通宣布，将于2004年内开始提供工业样品，2006年度以前投产。

    此次开发的SOA在波导路径中分散有由直径数nm、称为量子点的InAs（砷化铟）组成的半导体微结晶，大幅度改善了带宽、饱和功率和噪音特性。一般情况下，在SOA中都是通过向位于称之为“反转分布”的能级中的电子上照射光线，产生“受激辐射（Stimulated Emission）”现象来放大输入光。也可以说，此次重点利用量子点中电子和空穴等电荷载流子聚集的性质来控制受激辐射的特性。

    根据测定试验得到的特性，比如，在120nm（约1410nm～约1530nm）的带宽条件下，放大增益为20dB以上、噪音指数为7dB以下、3dB饱和功率为19dBm以上。如果是90nm（约1410nm～约1500nm）的带宽，那么放大增益为25dB以上、噪音指数为5dB以下、3dB饱和功率为19dBm以上。“如果在3dB饱和功率超过10dBm的条件下也没问题的话，就能覆盖DWDM中常用的C频段（1530nm～约1570nm）”（富士通光电子研究所的秋山知之）。现有SOA的带宽大约仅60nm，功率为15dBm左右。功率如果再高的话，就会出现称之为“功率代价（Power Penalty）”现象，即使提高了输出功率也无法改善误码率。而使用量子点的SOA则不会出现功率代价现象。

    此前被用作光放大器的EDFA或TDFA等的功率也有超过30dBm的。不过，在EDFA和TDFA中为了得到足够的增益，必须使用一定长度的光纤，放大器的尺寸一般在20cm～30cm见方。此次使用量子点的SOA尺寸非常小，长约6mm、宽0.5mm。量子点式SOA的问世有望加快光放大器的小型化进程。