Оптический усилительсерия: Введение в полупроводниковые оптические усилители
Полупроводниковый оптический усилитель(SOA) — оптический усилитель на основе полупроводниковых усиливающих сред. По сути, он похож на полупроводниковую лазерную трубку с волоконным подключением, в которой торцевое зеркало заменено антибликовой пленкой; для дальнейшего уменьшения торцевого отражения могут использоваться наклонные волноводы. Сигнальный свет обычно передается через полупроводниковый одномодовый волновод с поперечным размером 1–2 мкм и длиной приблизительно 0,5–2 мм. Волноводная мода существенно перекрывается с активной (усиливающей) областью, которая накачивается током. Инжектируемый ток создает определенную плотность носителей в зоне проводимости, что позволяет осуществлять оптические переходы из зоны проводимости в валентную зону. Максимальное усиление достигается при энергиях фотонов, немного превышающих ширину 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 SOA— это всего лишь полупроводниковый лазер без обратной связи, суть которого 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 пользовательских системах, 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 SOA, независимым от поляризации.
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 передачи на большие расстояния, имеет меньший коэффициент шума и большее усиление.
Преимущества оптического усилителя SOA Semiconductor
Оптическое усиление, обеспечиваемое SOA в пределах полосы пропускания, относительно независимо от длины волны падающего оптического сигнала.
Подача тока в виде усиленного сигнала накачки, а не оптической накачки.
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 может использоваться как простой логический вентиль в оптических сетях WDM.
Ограничения оптического усилителя SOA Semiconductor
SOA может обеспечивать выходную оптическую мощность до десятков милливатт (мВт), что обычно достаточно для работы одного канала в оптоволоконных линиях связи. Однако для систем WDM может потребоваться 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 входа/выхода активной области.
SOA очень чувствителен к поляризации входных оптических сигналов.
4. Они генерируют более высокий уровень шума в активной среде, чем волоконные усилители.
Если в приложениях WDM требуется усиление нескольких оптических каналов, SOA приведет к серьезным перекрестным помехам.
Время публикации: 24 февраля 2025 г.