Gain dispersion and saturation effects in four-wave mixing in semiconductor laser amplifiers

Koltchanov, Igor; Kindt, S.; Petermann, K.; Diez, Stefan; Ludwig, R.; Schnabel, R.; Weber, H.G.

doi:10.1109/3.488846

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“…The total nonlinear polarization including CPP, SHB, and CH can be written as (12) where the parameters for CPP are , and…”

Section: Nonlinear Polarizationmentioning

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“…Treating these parameters as scalar results in great simplification and efficiency gains in the model, and previous work (e.g., [10], [20], [25]) has demonstrated that the corresponding loss in accuracy is negligible. However, in many cases of practical interest, the frequency dependence of the linear gain experienced by each field component may be significant [12], [28]. In order to model this dominant contribution to the wavelength dependence of conversion efficiency and spontaneous emission noise, it is necessary to consider the wavelength dependence of the material gain.…”

Section: E Frequency Dependence Of Model Parametersmentioning

confidence: 99%

“…These analyses typically proceed by developing either three or four coupled nonlinear differential equations describing the evolution of the injected fields and the most significant mixing product(s). Approximations can be made, such as neglecting pump and probe depletion, which simplify the analysis and lead, under certain conditions, to analytical solutions to the equations [10]- [12]. The evolution of a fixed number of Manuscript received December 7, 1998.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Frequency-domain model of multiwave mixing in bulk semiconductor optical amplifiers

Summerfield

Tucker

1999

IEEE J. Select. Topics Quantum Electron.

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We present a new steady-state frequency-domain model of highly nondegenerate four-wave mixing in bulk semiconductor optical amplifiers (SOA's). The model can handle a large number of interacting optical fields and situations in which the nonlinear interactions are complex. It accounts for the longitudinal dependence of the population inversion in the SOA and the spectral dependence of the gain. Carrier population pulsations, spectral-hole burning, and carrier heating, which dominate the nonlinear response over bandwidths into the terahertz range, are included. The model also includes output amplified spontaneous emission noise and allows important system parameters such as signal-to-noise ratio and noise figure to be estimated. A number of applications of the model are presented in which good agreement between theoretical and experimental results is demonstrated.Index Terms-Four-wave mixing, optical frequency conversion, semiconductor device modeling, semiconductor optical amplifiers, wavelength division multiplexing.

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“…The total nonlinear polarization including CPP, SHB, and CH can be written as (12) where the parameters for CPP are , and…”

Section: Nonlinear Polarizationmentioning

confidence: 99%

Section: E Frequency Dependence Of Model Parametersmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Frequency-domain model of multiwave mixing in bulk semiconductor optical amplifiers

Summerfield

Tucker

1999

IEEE J. Select. Topics Quantum Electron.

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“…Therefore, the dominant mechanisms of FWM become fast nonlinear mechanisms like carrier heating and the optical Kerr effect, not carrier depletion. For more accurate simulations, we should take into account the gain spectrum in detail [5]. The input pump and probe pulse energies are 10 fJ and 1 fJ, respectively.…”

Section: Simulation Methodsmentioning

confidence: 99%

Numerical Analysis of All-Optical Demultiplexing Characteristics in Semiconductor Optical Amplifiers Based on Four-Wave Mixing

Das¹,

Yamayoshi²,

Kawaguchi³

Conference on Optoelectronic and Microelectronic Materials and Devices, 2004.

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Numerically, we have analyzed the basic characteristics of all-optical demultiplexing based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers by solving a modified nonlinear Schrödinger equation using the finite-difference beam propagation method. For high ON-OFF ratio, the optimum input pump pulsewidth is 1~3 ps for 1 ps, 250 Gbit/s probe pulse. From the simulation results, it is clear that for the faster demultiplexing operation, semiconductor optical amplifiers with wider gain bandwidth are required. We have simulated pattern effects in the FWM signal. We have also obtained demultiplexing from the time-multiplexed signals by repetitive pump pulses.

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“…Esto efecto se debe a la saturación de la ganancia del SOA [Mec95,Kol96], ya que la eficiencia tiene una dependencia cúbica con esta. En particular, en la zona de saturación la ganancia decrece como 1/P p .…”

Section: Influencia De Diferentes Variables Y Parámetrosunclassified

Estudio de efectos no lineales en dispositivos fotónicos y su aplicación en sistemas radio sobre fibra óptica.

Pascual¹

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AgradecimientosEn primer lugar, deseo agradecerle a mi director de tesis Javier el haberme sabido transmitir desde bien temprano su afán por la investigación, sus buenos consejos y ayudas en momentos puntuales que salvan grandes obstáculos y todo lo que he aprendido trabajando a su lado. Asimismo quiero agradecer a los miembros del Grupo Radio-Fibra José Miguel Fuster, Juan Luis Corral, Paco Martínez y Luis Sempere todo el apoyo prestado y el buen compañerismo existente. En especial a mis colegas de trabajo y también miembros del grupo Valentín, Roberto y Amadeo por los buenos momentos pasados. Y sobre todo a mis padres por todo lo que me han apoyado y animado a lo largo de la solitaria labor que supone la redacción de una tesis doctoral. Gracias a todos.A mis padres y a mi hermano i Contenido de la TesisIntroducción a la Tesis 1 1 Introducción a los sistemas de comunicaciones radio sobre fibra óptica 131. ,, 027,9$&,Ð1'(/$7(6,6La introducción de los nuevos servicios multimedia en el entorno residencial o empresarial requiere de una gran cantidad de ancho de banda que debe ser soportado por la red de acceso. El principal candidato para permitir estos servicios es, sin lugar a dudas, la fibra óptica. Sin embargo, los operadores se encuentran con un alto factor de riesgo: deben realizar un gran desembolso económico para montar toda una infraestructura de red que llegue a cada uno de los abonados. Además, dado el actual nivel de competencia que existe en la red de acceso del usuario, lo que cualquier operador desea es comenzar a dar servicio lo más rápidamente posible. En este caso, la única solución es optar por los sistemas de acceso vía radio.Ahora bien, la creciente demanda de servicios de banda estrecha en los actuales sistemas radio ha reducido las posibilidades de alojar en el espectro radioeléctrico la gran capacidad que demandan estos sistemas inalámbricos de banda ancha. Para contrarrestar esta limitación, se está considerando la ii wavelength division multiplexing−subcarrier multiplexing iii sistemas denominados LMDS De este modo, entregando las señales directamente desde la estación de control y a través de la fibra, se evita la necesidad de generar la portadora de alta frecuencia en la estación base, el cual suele ser además un emplazamiento de difícil acceso. Luego la principal ventaja de estos sistemas es su capacidad para concentrar la mayoría del equipamiento de alta frecuencia más costoso en un lugar centralizado (estación de control), permitiendo que el equipamiento de la estación base sea simple, de pequeño tamaño y con un bajo consumo. Además, el operador no necesita desplegar una enorme infraestructura de fibra óptica, sino que esta se limita a unos cuantos enlaces troncales entre el centro de control y las diferentes estaciones base.Surgen así los sistemas de comunicaciones radio sobre fibra óptica, caracterizados por combinar dispositivos de radiofrecuencia con enlaces de fibra óptica [Coo90,Wak93]. Básicamente, los sistemas radio sobre fibra se aprovechan de la fibra óptica para transportar...

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Gain dispersion and saturation effects in four-wave mixing in semiconductor laser amplifiers

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Frequency-domain model of multiwave mixing in bulk semiconductor optical amplifiers

Frequency-domain model of multiwave mixing in bulk semiconductor optical amplifiers

Numerical Analysis of All-Optical Demultiplexing Characteristics in Semiconductor Optical Amplifiers Based on Four-Wave Mixing

Estudio de efectos no lineales en dispositivos fotónicos y su aplicación en sistemas radio sobre fibra óptica.

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