Quantum-Dot-Based Semiconductor Optical Amplifiers for O-Band Optical Communication

این پایان نامه به بررسی خواص منحصربفرد تقویت کننده های نوری نیمه هادی نقطه کوانتومی مبتنی بر آرسنید گالیم (GaAs) برای شبکه های ارتباطی نوری می پردازد و خوانندگان را با اصول، پارامترهای اساسی و کاربردهای منیفولد آشنا می کند. خواص استاتیکی و دینامیکی این تقویت‌کننده‌ها در مقایسه با تقویت‌کننده‌های معمولی غیر نقطه کوانتومی به طور گسترده مورد بحث قرار گرفته و مزایای منحصر به فرد آن‌ها مانند دینامیک حامل سریع و جداسازی دینامیک بهره و فاز توضیح داده شده است. علاوه بر سناریوهای تقویت متنوعی که شامل سیگنال‌های داده‌ای با نرخ نماد بالا تک و چندگانه و سیگنال‌های داده کد شده فاز، می‌شود، تبدیل طول موج گسترده به عنوان یک عملکرد کلیدی برای پردازش سیگنال نوری مورد بررسی و بحث قرار گرفته است. علاوه بر این، دو مفهوم جدید دستگاه توسعه و نشان داده شده‌اند که پتانسیل ساده‌سازی قابل‌توجهی معماری شبکه، کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری و نگهداری و همچنین مصرف انرژی شبکه‌های آینده را دارند.

This thesis examines the unique properties of gallium arsenide (GaAs)-based quantum-dot semiconductor optical amplifiers for optical communication networks, introducing readers to their fundamentals, basic parameters and manifold applications. The static and dynamic properties of these amplifiers are discussed extensively in comparison to conventional, non quantum-dot based amplifiers, and their unique advantages are elaborated on, such as the fast carrier dynamics and the decoupling of gain and phase dynamics. In addition to diverse amplification scenarios involving single and multiple high symbol rate amplitude and phase-coded data signals, wide-range wavelength conversion as a key functionality for optical signal processing is investigated and discussed in detail. Furthermore, two novel device concepts are developed and demonstrated that have the potential to significantly simplify network architectures, reducing the investment and maintenance costs as well as the energy consumption of future networks.