Čo je topolovodičový optický zosilňovač
Polovodičový optický zosilňovač je typ optického zosilňovača, ktorý využíva polovodičové zosilňovacie médium. Je podobný laserovej dióde, v ktorej je zrkadlo na spodnom konci nahradené poloreflexným povlakom. Signálne svetlo sa prenáša cez polovodičový jednomódový vlnovod. Priečny rozmer vlnovodu je 1 – 2 mikrometre a jeho dĺžka je rádovo 0,5 – 2 mm. Mód vlnovodu sa výrazne prekrýva s aktívnou (zosilňovacou) oblasťou, ktorá je čerpaná prúdom. Vstrekovaný prúd generuje určitú koncentráciu nosičov vo vodivostnom pásme, čo umožňuje optický prechod z vodivostného pásma do valenčného pásma. Vrcholový zisk nastáva, keď je energia fotónu mierne väčšia ako energia v zakázanom pásme. Optický zosilňovač SOA sa typicky používa v telekomunikačných systémoch vo forme pigtailov s prevádzkovou vlnovou dĺžkou okolo 1300 nm alebo 1500 nm, čo poskytuje zisk približne 30 dB.
Ten/Tá/ToSOA polovodičový optický zosilňovačje PN prechodové zariadenie so štruktúrou kvantovej jamy s deformáciou. Externé priame predpätie obracia počet dielektrických častíc. Po vstupe externého excitačného svetla sa generuje stimulované žiarenie, čím sa dosahuje zosilnenie optických signálov. Všetky tri vyššie uvedené procesy prenosu energie existujú vOptický zosilňovač SOAZosilnenie optických signálov je založené na stimulovanej emisii. Procesy stimulovanej absorpcie a stimulovanej emisie existujú súčasne. Stimulovaná absorpcia čerpacieho svetla sa môže využiť na urýchlenie regenerácie nosičov náboja a zároveň môže elektrické čerpadlo posielať elektróny na vysokú energetickú hladinu (vodivostné pásmo). Keď sa spontánne žiarenie zosilní, vytvorí sa zosilnený šum spontánneho žiarenia. Optický zosilňovač SOA je založený na polovodičových čipoch.
Polovodičové čipy sa skladajú zo zložených polovodičov, ako sú GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP a InP/InAlGaAs atď. Sú to tiež materiály na výrobu polovodičových laserov. Konštrukcia vlnovodu SOA je rovnaká alebo podobná ako u laserov. Rozdiel spočíva v tom, že lasery musia vytvoriť rezonančnú dutinu okolo zosilňovacieho média, aby generovali a udržiavali osciláciu optického signálu. Optický signál sa pred výstupom v dutine niekoľkokrát zosilní.SOA zosilňovač(to, čo tu diskutujeme, je obmedzené na zosilňovače s postupnou vlnou používané vo väčšine aplikácií), svetlo musí prejsť zosilňovacím médiom iba raz a spätný odraz je minimálny. Štruktúra zosilňovača SOA pozostáva z troch oblastí: oblasti P, oblasti I (aktívna vrstva alebo uzol) a oblasti N. Aktívna vrstva sa zvyčajne skladá z kvantových jamiek, ktoré môžu zlepšiť účinnosť fotoelektrickej konverzie a znížiť prahový prúd.
Obrázok 1 Vláknový laser s integrovaným SOA na generovanie optických impulzov
Aplikované na prenos kanálov
SOA sa zvyčajne nepoužívajú len na zosilnenie: môžu sa použiť aj v oblasti optickej komunikácie, v aplikáciách založených na nelineárnych procesoch, ako je saturačný zisk alebo medzifázová polarizácia, ktoré využívajú zmenu koncentrácie nosičov v optickom zosilňovači SOA na dosiahnutie rôznych indexov lomu. Tieto efekty možno aplikovať na prenos kanálov (konverziu vlnovej dĺžky), konverziu modulačného formátu, obnovu hodín, regeneráciu signálu a rozpoznávanie vzorov atď. v systémoch vlnového multiplexovania.
S pokrokom v technológii optoelektronických integrovaných obvodov a znižovaním výrobných nákladov sa budú naďalej rozširovať oblasti použitia polovodičových optických zosilňovačov SOA ako základných zosilňovačov, funkčných optických zariadení a komponentov subsystémov.
Čas uverejnenia: 23. júna 2025