Optisk forstærkerserie: Introduktion til halvlederoptisk forstærker

Optisk forstærkerserie: Introduktion til halvlederoptisk forstærker

Halvleder optisk forstærker(SOA) er en optisk forstærker baseret på halvlederforstærkningsmedier. Det er i bund og grund som et fiberkoblet halvlederlaserrør, hvor endespejlet er erstattet af en antireflekterende film. Vippede bølgeledere kan bruges til yderligere at reducere endereflektiviteten. Signallys transmitteres normalt gennem en halvleder single-mode bølgeleder med en lateral dimension på 1-2 μm og en længde på cirka 0,5-2 mm. Bølgeledertilstanden overlapper betydeligt med det aktive (forstærknings) område, som pumpes af strøm. Injektion af strøm genererer en bestemt bærertæthed i ledningsbåndet, hvilket muliggør optiske overgange fra ledningsbåndet til valensbåndet. Den maksimale forstærkning forekommer ved fotonenergier lidt over båndgabsenergien.

Funktionsprincip for halvlederoptisk forstærker
Halvlederoptiske forstærkere (SOA) forstærker indfaldende lyssignaler gennem stimuleret emission, og deres mekanisme er den samme som for halvlederlasere.SOA optisk forstærkerer blot en halvlederlaser uden feedback, og dens kerne er at opnå optisk forstærkning ved at vende antallet af partikler, når den halvlederoptiske forstærker pumpes optisk eller elektrisk.
Typer afSOA Semiconductor optisk forstærker
Afhængigt af den rolle, SOA spiller i kundesystemer, kan de opdeles i fire kategorier: seriel, booster, switching SOA og forforstærker.
1. Direkte indsættelse: højere forstærkning, moderat Psat; lavere NF og lavere PDG, normalt forbundet med polarisationsuafhængig SOA.
2. Enhancer: Højere Psat, lavere forstærkning, normalt afhængig af polarisering;
3. Kontakt: højere ekstinktionsforhold og hurtigere stigning/fald-tid;
4. Forforstærker: egnet til længere transmissionsafstande, lavere NF og højere forstærkning.
Fordele ved SOA Semiconductor optisk forstærker
Den optiske forstærkning, som SOA leverer inden for båndbredden, er relativt uafhængig af bølgelængden af ​​det indfaldende optiske signal.
Injicér strøm som et forstærket pumpesignal i stedet for optisk pumpning.
På grund af sin kompakte størrelse kan SOA integreres med flere fotoniske bølgelederenheder på et enkelt plant substrat.
4. De bruger den samme teknologi som diodelasere.
SOA kan operere i kommunikationsspektrale bånd på 1300 nm og 1550 nm med en bredere båndbredde (op til 100 nm).
6. De kan konfigureres og integreres til at fungere som forforstærkere i den optiske modtagerende.
SOA kan bruges som en simpel logisk gate i WDM optiske netværk.

Begrænsninger ved SOA Semiconductor optisk forstærker
SOA kan levere en optisk udgangseffekt på op til ti milliwatt (mW), hvilket typisk er tilstrækkeligt til drift med én kanal i fiberoptiske kommunikationsforbindelser. WDM-systemer kan dog kræve op til flere mW effekt pr. kanal.
2. Da koblingen af ​​input-optiske fibre ind i og ud af SOA-integrerede chips ofte forårsager signaltab, skal SOA give yderligere optisk forstærkning for at minimere virkningen af ​​dette tab på input/output-aspekterne af det aktive område.
SOA er meget følsom over for polariseringen af ​​optiske inputsignaler.
4. De genererer højere støjniveauer i aktive medier end fiberforstærkere.
Hvis flere optiske kanaler forstærkes efter behov i WDM-applikationer, vil SOA forårsage alvorlig krydstale.