Оптический усилительСерия: Введение в полупроводниковые оптические усилители
Полупроводниковый оптический усилительПолупроводниковый оптический усилитель (SOA) — это оптический усилитель, основанный на полупроводниковой усиливающей среде. По сути, он похож на полупроводниковую лазерную трубку с оптоволоконной связью, но с заменой торцевого зеркала на антиотражающую пленку; для дальнейшего снижения торцевого отражения можно использовать наклонные волноводы. Сигнальный свет обычно передается через полупроводниковый одномодовый волновод с боковым размером 1-2 мкм и длиной приблизительно 0,5-2 мм. Мода волновода значительно перекрывается с активной (усиливающей) областью, которая накачивается током. Инжектирующий ток генерирует определенную плотность носителей заряда в зоне проводимости, что позволяет осуществлять оптические переходы из зоны проводимости в валентную зону. Максимальное усиление происходит при энергиях фотонов немного выше энергии запрещенной зоны.
Принцип работы полупроводникового оптического усилителя
Полупроводниковые оптические усилители (SOAОни усиливают падающие световые сигналы посредством стимулированного излучения, и их механизм аналогичен механизму полупроводниковых лазеров.оптический усилитель на основе полупроводникового оптического усилителяЭто всего лишь полупроводниковый лазер без обратной связи, и его основная задача — получение оптического усиления путем изменения количества частиц при оптической или электрической накачке полупроводникового оптического усилителя.
ВидыПолупроводниковый оптический усилитель на основе полупроводникового оптического усилителя (SOA)
В зависимости от роли SOA в системах заказчика, их можно разделить на четыре категории: последовательные, усилительные, коммутационные SOA и предусилители.
1. Прямое подключение: более высокое усиление, умеренный уровень насыщения сигнала; более низкий коэффициент шума и более низкий уровень поляризационно-независимой генерации сигнала, обычно связано с поляризационно-независимым SOA.
2. Усилитель: более высокое значение Psat, более низкое усиление, обычно зависит от поляризации;
3. Переключатель: более высокий коэффициент затухания и более быстрое время нарастания/спада;
4. Предусилитель: подходит для передачи на большие расстояния, имеет более низкий коэффициент шума и более высокое усиление.
Преимущества полупроводникового оптического усилителя на основе полупроводникового оптического усилителя (SOA)
Оптическое усиление, обеспечиваемое полупроводниковым оптически активным усилителем (SOA) в пределах полосы пропускания, относительно не зависит от длины волны падающего оптического сигнала.
Вводить ток в виде усиленного сигнала накачки, а не с помощью оптической накачки.
Благодаря своим компактным размерам, SOA может быть интегрирован с несколькими волноводными фотонными устройствами на одной плоской подложке.
4. В них используется та же технология, что и в диодных лазерах.
SOA может работать в коммуникационных спектральных диапазонах 1300 нм и 1550 нм с более широкой полосой пропускания (до 100 нм).
6. Их можно сконфигурировать и интегрировать для использования в качестве предусилителей на стороне оптического приемника.
SOA может использоваться в качестве простого логического элемента в оптических сетях WDM.
Ограничения полупроводниковых оптических усилителей на основе полупроводниковых усилителей (SOA).
SOA может обеспечивать выходную оптическую мощность до десятков милливатт (мВт), чего обычно достаточно для работы в одноканальном режиме в волоконно-оптических линиях связи. Однако системам WDM может потребоваться до нескольких мВт мощности на канал.
2. Из-за того, что соединение входных оптических волокон с интегральными микросхемами SOA часто приводит к потере сигнала, SOA должна обеспечивать дополнительное оптическое усиление для минимизации влияния этих потерь на входные/выходные характеристики активной области.
Полупроводниковый оптический усилитель (SOA) очень чувствителен к поляризации входных оптических сигналов.
4. Они генерируют более высокий уровень шума в активных средах, чем волоконно-оптические усилители.
Если в приложениях WDM при необходимости усиливать несколько оптических каналов, то SOA вызовет сильные перекрестные помехи.
Дата публикации: 24 февраля 2025 г.