Серия оптических усилителей: Введение в полупроводниковые оптические усилители

Оптический усилительсерия: Введение в полупроводниковый оптический усилитель

Полупроводниковый оптический усилитель(SOA) — оптический усилитель на основе полупроводниковых усиливающих сред. По сути, он похож на волоконно-связанную полупроводниковую лазерную трубку, в которой торцевое зеркало заменено антибликовой пленкой; наклонные волноводы могут использоваться для дальнейшего снижения отражательной способности торца. Сигнальный свет обычно передается через полупроводниковый одномодовый волновод с поперечным размером 1–2 мкм и длиной приблизительно 0,5–2 мм. Волноводная мода значительно перекрывается с активной (усиливающей) областью, которая накачивается током. Инжекция тока создает определенную плотность носителей в зоне проводимости, что позволяет осуществлять оптические переходы из зоны проводимости в валентную зону. Максимальное усиление происходит при энергиях фотонов, немного превышающих энергию запрещенной зоны.

Принцип работы полупроводникового оптического усилителя
Полупроводниковые оптические усилители(СОА) усиливают падающие световые сигналы посредством вынужденного излучения, и их механизм такой же, как у полупроводниковых лазеров.Оптический усилитель SOAпредставляет собой просто полупроводниковый лазер без обратной связи, и его суть заключается в получении оптического усиления путем изменения полярности частиц при оптической или электрической накачке полупроводникового оптического усилителя.
ТипыSOA Полупроводниковый оптический усилитель
В зависимости от роли, которую SOA играет в системах заказчика, их можно разделить на четыре категории: последовательные, усилительные, коммутационные SOA и предварительные усилители.
1. Прямая вставка: более высокий коэффициент усиления, умеренный Psat; более низкий NF и более низкий PDG, обычно связанный с поляризационно-независимым SOA.
2. Усилитель: более высокий Psat, более низкое усиление, обычно зависит от поляризации;
3. Переключатель: более высокий коэффициент затухания и более быстрое время нарастания/спада;
4. Предварительный усилитель: подходит для больших расстояний передачи, имеет меньший коэффициент шума и более высокое усиление.
Преимущества оптического усилителя SOA Semiconductor
Оптическое усиление, обеспечиваемое SOA в пределах полосы пропускания, относительно независимо от длины волны падающего оптического сигнала.
Подавайте ток как усиленный сигнал накачки, а не как оптическую накачку.
Благодаря компактным размерам SOA может быть интегрирована с несколькими волноводными фотонными устройствами на одной плоской подложке.
4. Они используют ту же технологию, что и диодные лазеры.
SOA может работать в спектральных диапазонах связи 1300 нм и 1550 нм, с более широкой полосой пропускания (до 100 нм).
6. Их можно настроить и интегрировать в качестве предусилителей на стороне оптического приемника.
SOA можно использовать как простой логический вентиль в оптических сетях WDM.

Ограничения оптического усилителя SOA Semiconductor
SOA может обеспечить выходную оптическую мощность до десятков милливатт (мВт), что обычно достаточно для работы одного канала в волоконно-оптических линиях связи. Однако системы WDM могут потребовать до нескольких мВт мощности на канал.
2. Поскольку соединение входных оптических волокон в интегральные микросхемы SOA и из них часто приводит к потере сигнала, SOA должна обеспечивать дополнительное оптическое усиление, чтобы минимизировать влияние этих потерь на аспекты ввода/вывода активной области.
SOA очень чувствителен к поляризации входных оптических сигналов.
4. Они генерируют более высокий уровень шума в активных средах, чем волоконные усилители.
Если в приложениях WDM требуется усиление нескольких оптических каналов, SOA вызовет серьезные перекрестные помехи.