本文摘要：半导体光放大器（SemiconductorOpticalAmplifier）是光放大器的一种。

半导体光放大器（SemiconductorOpticalAmplifier）是光放大器的一种。光放大器是在光通信或者其他光学应用于中对光信号展开缩放的一种子系统产品。光放大器的原理基本上是基于激光的受激电磁辐射，通过将泵浦源的能量改变为信号光的能量从而构建缩放起到。泵浦的类别主要有光泵浦和电泵浦。

目前研究较为普遍的光放大器是光纤放大器。它用于的泵浦是光泵浦。光纤放大器自从1990年代商业化以来，早已很大的转变了光纤通信工业，是必要造成20世纪末互联网发生爆炸（一般来说所说的dotcom）的原因之一。

然而，光纤放大器技术自此之后发展缓慢，部分原因是因为光纤通信所需要获取的比特率以及关联技术（例如波分适配）早已可以很大符合锦旗和未来的比特率市场需求。相对而言，半导体放大器技术的发展在十几年以前发展的较为较慢，涉及研究也较为受限。但是随着新一波的可穿着式及物联网经济的发展，更加多的探测器，感应器，小型较低功率电子元件受到更加多的注目。

比如近期AppleWatch中心律感应器就是基于LED光技术的。在这些光电元件中，半导体放大器技术起着了举足轻重的起到。新型半导体放大器对于构建适当元件的小型化，低能耗，高效率都是至关重要的。　　半导体光放大器的工作原理是由驱动电流将半导体载流子转化成为翻转粒子，使得流经种子光幅度缩放，并维持流经种子光的偏振、线宽和频率等基本物理特性。

随着工作电流的减少，输入光功率也出一定函数关系快速增长。目前最少见和成熟期的技术有直波导半导体光放大器和长波导半导体放大器。其中平波导半导体放大器是利用传统的直波导结构，通过优化与光传播方向横向方向上的结构来构建高增益。

少见的技术有突发事件单量子阱激光放大器（SQW）等。这种光放大器的缺点是其等效光学孔径（Aperture）小所以不易接到灾变光学镜面受损（CatastrophicOpticalDamageCOD)的局限因而无法做高功率。

相对而言长波导半导体放大器不断扩大了等效光学孔径所以不更容易受到灾变光学镜面受损的局限。这里面最少见的一种是基于锥型几何结构的光放大器。

这种光放大器在对光展开增益的同时不断扩大光学孔径从而防止灾变光学镜面受损，但它的缺点是经常受到成丝现象（Filamentation）阻碍，光束成多模，造成光学质量一般来说不低。另外一种少见的是阵列激光放大器（Phased-arraylaser）。它利用多个平波导半导体放大器的阵列，通过光单体来构建功率的减少。

但是这种结构的缺点是必须外部光学部件来构建光单体所以无法做小型化。　　美国西北大学（NorthwesternUniversity，Evanston）的侯振宇博士和他的同事最近研发出有一种新型的半导体光学放大器（SemiconductorOpticalAmplifierSOA）技术解决了以上传统光放大器的缺点。

这个技术的核心是利用了一种曲面反射器（CurvedReflector）结构构建对光集成电路光波导内光束的权利掌控，从而便利灵活性的建构所必须的半导体放大器几何结构。通过对曲面反射器几何结构的准确掌控，构建光束可以在大于的空间内构建很大的扩束，通过增益介质后又可以通过曲面反射器构建光单体，从而很大的提升了空间利用率，并提升输出功率（如图1）。

同时由于设计的灵活性，增益介质可以设计成任何结构，从而有普适性好的特点。通过这项技术侯振宇博士和他的同事顺利的在大于1mm尺寸的InGaAsP结构的曲面反射器半导体放大器（CR-SOA）上构建了~1W的输出功率（图2）。　　这项技术在光学通讯（OpticsCommunications）等国际著名期刊上公开发表，并且接到了普遍的注目。

这项技术对于新的经济中炙手可热的前沿科技例如是可穿着式，虚拟现实技术的发展将不会起着最重要的推展起到。关于这项技术更加详尽的讨论会在先前文章中讲解。　　图1.曲面反射器和增益介质构建的简图　　图2.曲面反射器半导体放大器构建高功率输入　　关于作者　　侯振宇博士，现就职于阿斯麦公司（ASML）美国分公司兼任高级工程师职位。

他享有美国西北大学电子工程博士和硕士学位，以及北京大学物理学学士学位。他的研究方向还包括光电器件，数值模拟计算，图像识别，机器学习等。

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