Séria optického zosilňovača: Úvod do polovodičového optického zosilňovača

Optický zosilňovačSéria: Úvod do polovodičového optického zosilňovača

Polovodičový optický zosilňovač(SOA) je optický zosilňovač založený na médiu Semiconductor Gain. Je to v podstate ako polovodičová trubica spojená s vláknami, pričom koncové zrkadlo je nahradené anti reflexným filmom; Naklonené vlnovody sa môžu použiť na ďalšie zníženie konečnej odrazivosti. Signálne svetlo sa zvyčajne prenáša cez polovodičový vlnovod s jedným režimom, s bočným rozmerom 1-2 μm a dĺžkou približne 0,5-2 mm. Režim vlnovodu sa významne prekrýva s aktívnou (amplifikačnou) oblasťou, ktorá je čerpaná prúdom. Injekčný prúd generuje určitú hustotu nosiča v vodivom pásme, čo umožňuje optické prechody z vodivého pásma do valenčného pásma. Maximálny zisk sa vyskytuje pri fotónových energiách mierne nad energiou Bandgap.

Pracovný princíp polovodičového optického zosilňovača
Polovodičové optické zosilňovače (SOA) Zosilnite dopadajúce svetelné signály stimulovanou emisiou a ich mechanizmus je rovnaký ako pri polovodičových laseroch.Optický zosilňovač SOAje iba polovodičový laser bez spätnej väzby a jeho jadrom je získať optický zisk obrátením počtu častíc, keď je polovodičový optický zosilňovač opticky alebo elektricky čerpaný.
TypySOA polovodičový optický zosilňovač
Podľa úlohy, ktorú hrá SOA v zákazníckych systémoch, ich možno rozdeliť do štyroch kategórií: sériový, posilňovací, prepínanie SOA a predzosilňovač.
1. Priame vkladanie: vyšší zisk, mierny PSAT; Nižší NF a nižší PDG, zvyčajne spojený s polarizačným nezávislým SOA ·
2. Zosilňovač: vyšší PSAT, nižší zisk, zvyčajne závislý od polarizácie;
3. Prepínač: vyšší pomer vyhynutia a rýchlejší čas zvýšenia/pádu;
4. Preposilňovač: Vhodný pre dlhšie vzdialenosti prenosu, nižší NF a vyšší zisk.
Výhody optického zosilňovača SOA polovodič
Optický zisk poskytnutý SOA v rámci šírky pásma je relatívne nezávislý od vlnovej dĺžky dopadajúceho optického signálu.
Injekčný prúd vstrekujte skôr ako amplifikovaný signál čerpadla, než optické čerpanie.
Vďaka svojej kompaktnej veľkosti môže byť SOA integrovaná s viacerými vlnovodnými fotonickými zariadeniami na jednom rovinnom substráte.
4. Používajú rovnakú technológiu ako lasery diód.
SOA môže pracovať v komunikačných spektrálnych pásmach s rozlohou 1300 nm a 1550 nm, so širšou šírkou pásma (do 100 nm).
6. Môžu byť nakonfigurované a integrované tak, aby slúžili ako predzosilňovače na konci optického prijímača.
SOA sa dá použiť ako jednoduchá logická brána v optických sieťach WDM.

Obmedzenia optického zosilňovača SOA polovodič
SOA môže poskytnúť výstupnú optickú silu až desiatky miliwattov (MW), ktorá je zvyčajne dostatočná na prevádzku jednostupňových optických komunikačných spojení. Systémy WDM však môžu vyžadovať až niekoľko MW energie na kanál.
2. V dôsledku spojenia vstupných optických vlákien do a z integrovaných čipov SOA často spôsobuje stratu signálu, musí SOA poskytnúť ďalší optický zisk, aby sa minimalizoval vplyv tejto straty na vstupné/výstupné aspekty aktívnej oblasti.
SOA je vysoko citlivý na polarizáciu vstupných optických signálov.
4. Generujú vyššie úrovne hluku v aktívnych médiách ako zosilňovače vlákien.
Ak sa v aplikáciách WDM zosilní viacero optických kanálov podľa potreby, SOA spôsobí vážne presluch.