Optisk forsterkerserie: Introduksjon til halvlederoptisk forsterker
Halvlederoptisk forsterker(SOA) er en optisk forsterker basert på halvlederforsterkningsmedier. Den er i hovedsak som et fiberkoblet halvlederlaserrør, der endespeilet er erstattet av en antireflekterende film. Vippede bølgeledere kan brukes til å redusere endereflektiviteten ytterligere. Signallys overføres vanligvis gjennom en halvleder-enkeltmodusbølgeleder, med en lateral dimensjon på 1–2 μm og en lengde på omtrent 0,5–2 mm. Bølgeledermodusen overlapper betydelig med det aktive (forsterknings)området, som pumpes av strøm. Injiseringsstrøm genererer en viss bærertetthet i ledningsbåndet, noe som muliggjør optiske overganger fra ledningsbåndet til valensbåndet. Maksimal forsterkning oppstår ved fotonenergier litt over båndgapsenergien.
Arbeidsprinsipp for halvlederoptisk forsterker
Halvlederoptiske forsterkere (SOA) forsterker innfallende lyssignaler gjennom stimulert emisjon, og mekanismen deres er den samme som for halvlederlasere.SOA optisk forsterkerer bare en halvlederlaser uten tilbakekobling, og kjernen er å oppnå optisk forsterkning ved å reversere antallet partikler når den halvlederoptiske forsterkeren pumpes optisk eller elektrisk.
Typer avSOA Semiconductor optisk forsterker
I henhold til rollen SOA spiller i kundesystemer, kan de deles inn i fire kategorier: seriell, booster, svitsjende SOA og forforsterker.
1. Direkte innsetting: høyere forsterkning, moderat Psat; lavere NF og lavere PDG, vanligvis assosiert med polarisasjonsuavhengig SOA.
2. Forsterker: Høyere Psat, lavere forsterkning, vanligvis avhengig av polarisering;
3. Bryter: høyere ekstinksjonsforhold og raskere stigning/fall-tid;
4. Forforsterker: egnet for lengre overføringsavstander, lavere NF og høyere forsterkning.
Fordeler med SOA Semiconductor optisk forsterker
Den optiske forsterkningen som SOA gir innenfor båndbredden er relativt uavhengig av bølgelengden til det innfallende optiske signalet.
Injiser strøm som et forsterket pumpesignal, i stedet for optisk pumping.
På grunn av sin kompakte størrelse kan SOA integreres med flere fotoniske bølgelederenheter på et enkelt plant substrat.
4. De bruker samme teknologi som diodelasere.
SOA kan operere i kommunikasjonsspektralbåndene 1300 nm og 1550 nm, med en bredere båndbredde (opptil 100 nm).
6. De kan konfigureres og integreres til å fungere som forforsterkere i den optiske mottakerenden.
SOA kan brukes som en enkel logisk gate i WDM optiske nettverk.
Begrensninger ved SOA Semiconductor optisk forsterker
SOA kan gi en optisk utgangseffekt på opptil titalls milliwatt (mW), som vanligvis er tilstrekkelig for drift med én kanal i fiberoptiske kommunikasjonslenker. WDM-systemer kan imidlertid kreve opptil flere mW effekt per kanal.
2. På grunn av at koblingen av optiske inngangsfibre inn i og ut av SOA-integrerte brikker ofte forårsaker signaltap, må SOA gi ekstra optisk forsterkning for å minimere virkningen av dette tapet på inngangs-/utgangsaspektene til det aktive området.
SOA er svært følsom for polariseringen av optiske inngangssignaler.
4. De genererer høyere støynivåer i aktive medier enn fiberforsterkere.
Hvis flere optiske kanaler forsterkes etter behov i WDM-applikasjoner, vil SOA forårsake alvorlig krysstale.
Publisert: 24. feb. 2025