Séria optických zosilňovačov: Úvod do polovodičových optických zosilňovačov

Optický zosilňovačséria: Úvod do polovodičového optického zosilňovača

Polovodičový optický zosilňovač(SOA) je optický zosilňovač založený na polovodičovom zosilňovacom médiu. V podstate je podobný polovodičovej laserovej trubici s optickým vláknom, pričom koncové zrkadlo je nahradené antireflexnou vrstvou. Na ďalšie zníženie koncovej odrazivosti je možné použiť naklonené vlnovody. Signálne svetlo sa zvyčajne prenáša polovodičovým jednomódovým vlnovodom s priečnym rozmerom 1 – 2 μm a dĺžkou približne 0,5 – 2 mm. Mód vlnovodu sa výrazne prekrýva s aktívnou (zosilňovacou) oblasťou, ktorá je čerpaná prúdom. Vstrekovaný prúd generuje určitú hustotu nosičov vo vodivostnom pásme, čo umožňuje optické prechody z vodivostného pásma do valenčného pásma. Maximálny zisk nastáva pri energiách fotónov mierne nad energiou zakázaného pásma.

Princíp činnosti polovodičového optického zosilňovača
Polovodičové optické zosilňovače (SOA) zosilňujú dopadajúce svetelné signály stimulovanou emisiou a ich mechanizmus je rovnaký ako u polovodičových laserov.Optický zosilňovač SOAje iba polovodičový laser bez spätnej väzby a jeho jadrom je dosiahnutie optického zosilnenia obrátením počtu častíc, keď je polovodičový optický zosilňovač opticky alebo elektricky čerpaný.
TypyOptický zosilňovač SOA Semiconductor
Podľa úlohy, ktorú SOA zohráva v zákazníckych systémoch, ich možno rozdeliť do štyroch kategórií: sériové, zosilňovacie, prepínacie SOA a predzosilňovače.
1. Priame vloženie: vyšší zisk, mierny Psat; nižší NF a nižší PDG, zvyčajne spojené s polarizačne nezávislým SOA·
2. Zosilňovač: Vyšší Psat, nižší zisk, zvyčajne závislý od polarizácie;
3. Prepínač: vyšší pomer extinkcie a rýchlejší čas nábehu/poklesu;
4. Predzosilňovač: vhodný pre dlhšie prenosové vzdialenosti, nižší šumový koeficient a vyšší zisk.
Výhody optického zosilňovača SOA Semiconductor
Optický zisk poskytovaný SOA v rámci šírky pásma je relatívne nezávislý od vlnovej dĺžky dopadajúceho optického signálu.
Vstrekujte prúd ako zosilnený signál pumpy, nie ako optické pumpovanie.
Vďaka svojej kompaktnej veľkosti je možné SOA integrovať s viacerými vlnovodnými fotonickými zariadeniami na jednom planárnom substráte.
4. Používajú rovnakú technológiu ako diódové lasery.
SOA môže pracovať v komunikačných spektrálnych pásmach 1300 nm a 1550 nm so širšou šírkou pásma (až do 100 nm).
6. Môžu byť konfigurované a integrované tak, aby slúžili ako predzosilňovače na strane optického prijímača.
SOA sa dá použiť ako jednoduchá logická brána v optických sieťach WDM.

Obmedzenia optického zosilňovača SOA Semiconductor
SOA dokáže poskytnúť výstupný optický výkon až do desiatok miliwattov (mW), čo je zvyčajne dostatočné pre prevádzku jedného kanála v optických komunikačných spojoch. Systémy WDM však môžu vyžadovať až niekoľko mW výkonu na kanál.
2. Vzhľadom na to, že prepojenie vstupných optických vlákien do a z integrovaných čipov SOA často spôsobuje stratu signálu, musí SOA poskytovať dodatočný optický zisk, aby sa minimalizoval vplyv tejto straty na vstupné/výstupné aspekty aktívnej oblasti.
SOA je vysoko citlivá na polarizáciu vstupných optických signálov.
4. V aktívnom médiu generujú vyššiu úroveň šumu ako optické zosilňovače.
Ak sa v aplikáciách WDM podľa potreby zosilní viacero optických kanálov, SOA spôsobí silné presluchy.