Seria wzmacniacza optycznego: Wprowadzenie do półprzewodnikowego wzmacniacza optycznego

Wzmacniacz optycznySeria: Wprowadzenie do półprzewodnikowego wzmacniacza optycznego

Półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny(SOA) jest wzmacniaczem optycznym opartym na mediach wzmocnienia półprzewodników. Jest to zasadniczo jak włókno półprzewodnikowe rurkę laserową, z lustrem końcowym zastąpionym folią antyblaskową; Przechylone falowody mogą być stosowane do dalszego zmniejszenia końcowego współczynnika współczynnika. Światło sygnałowe jest zwykle przenoszone przez półprzewodnikowy falowód jednomodowy o wymiaru bocznym 1-2 μm i długości około 0,5-2 mm. Tryb falowodu znacznie pokrywa się z regionem aktywnym (amplifikacji), który jest pompowany prądem. Wtryskiwanie prądu generuje pewną gęstość nośnika w paśmie przewodnictwa, umożliwiając przejścia optyczne z pasma przewodzenia do pasma walencyjnego. Maksymalne wzmocnienie występuje w energii fotonów nieco powyżej energii bandgap.

Zasada pracy półprzewodnika wzmacniacza optycznego
Półprzewodnikowe wzmacniacze optyczne (SOA) Wzmacniają padające sygnały światła poprzez stymulowaną emisję, a ich mechanizm jest taki sam jak mechanizm laserów półprzewodnikowych.Wzmacniacz optyczny SOAjest tylko laserem półprzewodnikowym bez sprzężenia zwrotnego, a jego rdzeniem jest uzyskanie wzmocnienia optycznego poprzez odwrócenie liczby cząstek, gdy półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny jest optycznie lub elektrycznie pompowany.
RodzajeWzmacniacz optyczny SOA półprzewodnikowy
Zgodnie z rolą SOA w systemach klientów można je podzielić na cztery kategorie: szeregowy, wzmacniający, przełączanie SOA i przedwzmacniacz.
1. Bezpośrednie wstawianie: wyższy wzmocnienie, umiarkowany PSAT; Niższe NF i niższe PDG, zwykle związane z niezależnym polaryzacją SOA ·
2. Wzmacniacz: wyższy PSAT, niższy wzmocnienie, zwykle zależne od polaryzacji;
3. Przełącznik: Wyższy współczynnik ekstynkcji i szybszy czas wzrostu/upadku;
4. Wzmacniacz preparatowy: Nadaje się na dłuższe odległości transmisji, niższy NF i wyższy wzmocnienie.
Zalety półprzewodnikowego wzmacniacza optycznego SOA
Zwiększenie optyczne zapewniane przez SOA w ramach przepustowości jest stosunkowo niezależne od długości fali padającego sygnału optycznego.
Wstrzyknij prąd jako wzmocniony sygnał pompy, a nie pompowanie optyczne.
Ze względu na kompaktowy rozmiar SOA można zintegrować z wieloma urządzeniami fotonicznymi falowodu na jednym płaskim podłożu.
4. Używają tej samej technologii, co lasery diodowe.
SOA może działać w pasmach widmowych o długości 1300 nm i 1550 nm, o szerszej przepustowości (do 100 nm).
6. Można je skonfigurować i zintegrować jako przedwzmacniacze na końcu odbiornika optycznego.
SOA może być używana jako prosta brama logiczna w sieciach optycznych WDM.

Ograniczenia półprzewodnikowego wzmacniacza optycznego SOA
SOA może zapewnić wyjściową moc optyczną aż do dziesiątek MilliWatts (MW), która jest zazwyczaj wystarczająca do pracy jednokanałowej w łącznikach komunikacji światłowodowej. Jednak systemy WDM mogą wymagać do kilku MW mocy na kanał.
2. Ze względu na połączenie wejściowych włókien optycznych do zintegrowanych układów SOA i z SOA często powodują utratę sygnału, SOA musi zapewnić dodatkowy wzmocnienie optyczne, aby zminimalizować wpływ tej straty na aspekty wejściowe/wyjściowe regionu aktywnego.
SOA jest bardzo wrażliwy na polaryzację wejściowych sygnałów optycznych.
4. Generują wyższe poziomy szumu w aktywnych pożywkach niż wzmacniacze włókien.
Jeśli wiele kanałów optycznych jest wzmacnianych w razie potrzeby w aplikacjach WDM, SOA spowoduje poważny przesłuch.