Как этополупроводниковый оптический усилительдобиться усиления?
С наступлением эры оптоволоконной связи большой емкости технология оптического усиления стала стремительно развиваться.Оптические усилителиусиливают входные оптические сигналы на основе вынужденного излучения или вынужденного рассеяния. По принципу работы оптические усилители можно разделить на полупроводниковые оптические усилители (СОА) иоптоволоконные усилители. Среди них,полупроводниковые оптические усилителишироко используются в оптической связи благодаря преимуществам широкой полосы усиления, хорошей интеграции и широкого диапазона длин волн. Они состоят из активных и пассивных областей, а активная область является областью усиления. Когда световой сигнал проходит через активную область, он заставляет электроны терять энергию и возвращаться в основное состояние в виде фотонов, которые имеют ту же длину волны, что и световой сигнал, тем самым усиливая световой сигнал. Полупроводниковый оптический усилитель преобразует полупроводниковый носитель в обратную частицу с помощью управляющего тока, усиливает амплитуду инжектированного затравочного света и сохраняет основные физические характеристики инжектированного затравочного света, такие как поляризация, ширина линии и частота. С увеличением рабочего тока выходная оптическая мощность также увеличивается в определенной функциональной зависимости.
Но этот рост не безграничен, поскольку полупроводниковые оптические усилители обладают явлением насыщения усиления. Это явление показывает, что когда входная оптическая мощность постоянна, усиление увеличивается с увеличением концентрации инжектированных носителей, но когда концентрация инжектированных носителей слишком велика, усиление насыщается или даже уменьшается. Когда концентрация инжектированных носителей постоянна, выходная мощность увеличивается с увеличением входной мощности, но когда входная оптическая мощность слишком велика, скорость потребления носителей, вызванная возбужденным излучением, слишком велика, что приводит к насыщению усиления или снижению. Причиной явления насыщения усиления является взаимодействие между электронами и фотонами в материале активной области. Будь то фотоны, генерируемые в среде усиления, или внешние фотоны, скорость, с которой стимулированное излучение потребляет носители, связана со скоростью, с которой носители пополняются до соответствующего энергетического уровня во времени. Помимо стимулированного излучения, скорость потребления носителей, потребляемая другими факторами, также изменяется, что отрицательно влияет на насыщение усиления.
Поскольку наиболее важной функцией полупроводниковых оптических усилителей является линейное усиление, в основном для достижения усиления, его можно использовать в качестве усилителей мощности, линейных усилителей и предусилителей в системах связи. На передающем конце полупроводниковый оптический усилитель используется в качестве усилителя мощности для повышения выходной мощности на передающем конце системы, что может значительно увеличить расстояние ретрансляции системной магистрали. В линии передачи полупроводниковый оптический усилитель может использоваться в качестве линейного релейного усилителя, так что расстояние регенеративной ретрансляции передачи может быть снова увеличено семимильными шагами. На приемном конце полупроводниковый оптический усилитель может использоваться в качестве предусилителя, что может значительно улучшить чувствительность приемника. Характеристики насыщения усиления полупроводниковых оптических усилителей приведут к тому, что усиление на бит будет связано с предыдущей последовательностью бит. Эффект шаблона между малыми каналами также можно назвать эффектом модуляции перекрестного усиления. Этот метод использует статистическое среднее значение эффекта модуляции перекрестного усиления между несколькими каналами и вводит в процесс непрерывную волну средней интенсивности для поддержания луча, тем самым сжимая общее усиление усилителя. Затем эффект модуляции перекрестного усиления между каналами уменьшается.
Полупроводниковые оптические усилители имеют простую структуру, легкую интеграцию и могут усиливать оптические сигналы различных длин волн и широко используются при интеграции различных типов лазеров. В настоящее время технология интеграции лазеров на основе полупроводниковых оптических усилителей продолжает развиваться, но все еще необходимо приложить усилия в следующих трех аспектах. Один из них - уменьшить потери на связь с оптическим волокном. Основная проблема полупроводникового оптического усилителя заключается в том, что потери на связь с волокном велики. Чтобы повысить эффективность связи, в систему связи можно добавить линзу, чтобы минимизировать потери на отражение, улучшить симметрию пучка и добиться высокоэффективной связи. Второй - уменьшить поляризационную чувствительность полупроводниковых оптических усилителей. Поляризационная характеристика в основном относится к поляризационной чувствительности падающего света. Если полупроводниковый оптический усилитель не обработан специально, эффективная полоса пропускания усиления будет уменьшена. Структура квантовой ямы может эффективно улучшить стабильность полупроводниковых оптических усилителей. Можно изучить простую и превосходную структуру квантовой ямы для уменьшения поляризационной чувствительности полупроводниковых оптических усилителей. Третий - оптимизация интегрированного процесса. В настоящее время интеграция полупроводниковых оптических усилителей и лазеров слишком сложна и громоздка в технической обработке, что приводит к большим потерям при передаче оптического сигнала и потерям на вставку устройства, а стоимость слишком высока. Поэтому мы должны попытаться оптимизировать структуру интегрированных устройств и повысить точность устройств.
В оптической коммуникационной технологии технология оптического усиления является одной из поддерживающих технологий, а технология полупроводниковых оптических усилителей быстро развивается. В настоящее время производительность полупроводниковых оптических усилителей значительно улучшилась, особенно в разработке оптических технологий нового поколения, таких как мультиплексирование с разделением по длине волны или режимы оптического переключения. С развитием информационной индустрии будет внедрена технология оптического усиления, подходящая для различных диапазонов и различных приложений, а разработка и исследование новых технологий неизбежно заставят технологию полупроводниковых оптических усилителей продолжать развиваться и процветать.
Время публикации: 25 февр. 2025 г.