Hva er enhalvleder optisk forsterker
En halvlederoptisk forsterker er en type optisk forsterker som bruker et halvlederforsterkningsmedium. Den ligner på en laserdiode, der speilet i den nedre enden er erstattet med et halvreflekterende belegg. Signallyset overføres gjennom en halvleder-enkeltmodusbølgeleder. Bølgelederens tverrgående dimensjon er 1–2 mikrometer, og lengden er i størrelsesorden 0,5–2 mm. Bølgeledermodusen har en betydelig overlapping med det aktive (forsterknings)området, som pumpes av strømmen. Den injiserte strømmen genererer en viss bærerkonsentrasjon i ledningsbåndet, noe som tillater den optiske overgangen fra ledningsbåndet til valensbåndet. Toppforsterkningen oppstår når fotonenergien er litt større enn båndgapsenergien. SOA optisk forsterker brukes vanligvis i telekommunikasjonssystemer i form av pigtails, med en driftsbølgelengde på rundt 1300 nm eller 1500 nm, noe som gir omtrent 30 dB forsterkning.
DeSOA halvleder optisk forsterkerer en PN-overgangsenhet med en tøyningskvantebrønnstruktur. Den eksterne foroverforspenningen reverserer antallet dielektriske partikler. Etter at det eksterne eksitasjonslyset kommer inn, genereres stimulert stråling, noe som oppnår forsterkning av optiske signaler. Alle de tre ovennevnte energioverføringsprosessene eksisterer iSOA optisk forsterkerForsterkning av optiske signaler er basert på stimulert emisjon. De stimulerte absorpsjons- og stimulerte emisjonsprosessene foregår samtidig. Den stimulerte absorpsjonen av pumpelyset kan utnyttes til å akselerere gjenopprettingen av ladningsbærere, og samtidig kan den elektriske pumpen sende elektroner til et høyt energinivå (ledningsbånd). Når spontan stråling forsterkes, vil den danne forsterket spontan strålingsstøy. SOA optisk forsterker er basert på halvlederbrikker.
Halvlederbrikker er satt sammen av sammensatte halvledere, som GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP og InP/InAlGaAs, osv. Dette er også materialene som brukes til å lage halvlederlasere. Bølgelederdesignet til SOA er det samme som eller ligner på lasere. Forskjellen ligger i at lasere må danne et resonant hulrom rundt forsterkningsmediet for å generere og opprettholde oscillasjonen til det optiske signalet. Det optiske signalet vil bli forsterket flere ganger i hulrommet før det sendes ut. ISOA-forsterker(Det vi diskuterer her er begrenset til vandrebølgeforsterkerne som brukes i de fleste applikasjoner), lys trenger bare å passere gjennom forsterkningsmediet én gang, og den bakovervendte refleksjonen er minimal. SOA-forsterkerstrukturen består av tre områder: Område P, Område I (aktivt lag eller node) og Område N. Det aktive laget er vanligvis sammensatt av kvantebrønner, som kan forbedre den fotoelektriske konverteringseffektiviteten og redusere terskelstrømmen.
Figur 1 Fiberlaser med integrert SOA for generering av optiske pulser
Brukes til kanaloverføring
SOAer brukes vanligvis ikke bare til forsterkning: de kan også brukes innen optisk fiberkommunikasjon, applikasjoner basert på ikke-lineære prosesser som metningsforsterkning eller kryssfasepolarisering, som utnytter variasjonen av bærerkonsentrasjon i SOA optisk forsterker for å oppnå varierende brytningsindekser. Disse effektene kan brukes til kanaloverføring (bølgelengdekonvertering), modulasjonsformatkonvertering, klokkegjenoppretting, signalregenerering og mønstergjenkjenning, etc. i bølgelengdemultipleksingssystemer.
Med fremskrittene innen optoelektronisk integrert kretsteknologi og reduksjonen av produksjonskostnader, vil bruksområdene til SOA halvlederoptiske forsterkere som grunnleggende forsterkere, funksjonelle optiske enheter og delsystemkomponenter fortsette å utvide seg.
Publisert: 23. juni 2025