半導体光増幅器内の量子効率とそれを考慮した超高速全光ゲートの消費電力モデル

摘要

半導体光増幅器(SOA)を光変調素子として利用した全光ゲートは、超高速信号処理の実用的ソリューションとして期待されている。 SOA型全光ゲートがゲート動作(10～160Gb/s)に必要とする消費電力を、SOAの基礎特性から予測するモデルを開発した。 このモデルでは、SOAへの注入キャリアの量子効率が消費電力に大きく影響する。 注入したキャリアが超高速制御光によって光子に変換されるまでの過程のモデル化も行い、段階ごとに分けた各過程での変換効率η1、η2、η3を、構造の異なる9種のSOA試料を用いて測定評価した。そして測定した変換効率等の特性を用いてゲートの消費電力を求めた。 モデル計算の結果は実測結果と良い一致を見せた。 超高速ゲート動作時(～160Gb/s)においては、MQW型で素子長の長いSOAのゲートが低消費電力となると考えられる。