Hur uppnår en halvledaroptisk förstärkare förstärkning?

Hur fungerarhalvledaroptisk förstärkareuppnå förstärkning?

Efter tillkomsten av eran med storkapacitets optisk fiberkommunikation har optisk förstärkningsteknik utvecklats snabbt.Optiska förstärkareförstärka optiska insignaler baserat på stimulerad strålning eller stimulerad spridning. Enligt funktionsprincipen kan optiska förstärkare delas in i halvledaroptiska förstärkare (SOA) ochoptiska fiberförstärkareBland dem,halvledaroptiska förstärkareanvänds ofta inom optisk kommunikation tack vare fördelarna med brett förstärkningsband, god integration och brett våglängdsområde. De består av aktiva och passiva regioner, och den aktiva regionen är förstärkningsregionen. När ljussignalen passerar genom den aktiva regionen förlorar elektronerna energi och återgår till grundtillståndet i form av fotoner, vilka har samma våglängd som ljussignalen, vilket förstärker ljussignalen. Den halvledande optiska förstärkaren omvandlar halvledarbärvågen till en omvänd partikel med hjälp av drivströmmen, förstärker den injicerade fröljusamplituden och bibehåller de grundläggande fysikaliska egenskaperna hos den injicerade fröljuset, såsom polarisering, linjebredd och frekvens. Med ökningen av arbetsströmmen ökar även den optiska utgångseffekten i ett visst funktionellt förhållande.

Men denna tillväxt är inte utan gränser, eftersom optiska halvledarförstärkare har ett förstärkningsmättnadsfenomen. Fenomenet visar att när den ingående optiska effekten är konstant ökar förstärkningen med ökningen av den injicerade bärvågskoncentrationen, men när den injicerade bärvågskoncentrationen är för stor kommer förstärkningen att mättas eller till och med minska. När koncentrationen av den injicerade bärvågen är konstant ökar uteffekten med ökningen av ineffekten, men när den injicerade optiska effekten är för stor blir bärvågsförbrukningshastigheten orsakad av exciterad strålning för stor, vilket resulterar i förstärkningsmättnad eller minskning. Orsaken till förstärkningsmättnadsfenomenet är interaktionen mellan elektroner och fotoner i det aktiva områdets material. Oavsett om det är fotoner som genereras i förstärkningsmediet eller externa fotoner, är den hastighet med vilken den stimulerade strålningen förbrukar bärvågorna relaterad till den hastighet med vilken bärvågorna fylls på till motsvarande energinivå över tid. Förutom den stimulerade strålningen förändras även bärvågshastigheten som förbrukas av andra faktorer, vilket negativt påverkar förstärkningsmättnaden.

Eftersom den viktigaste funktionen hos halvledaroptiska förstärkare är linjär förstärkning, främst för att uppnå förstärkning, kan de användas som effektförstärkare, linjeförstärkare och förförstärkare i kommunikationssystem. I sändaränden används den halvledaroptiska förstärkaren som en effektförstärkare för att förbättra uteffekten i systemets sändarände, vilket kan öka reläavståndet för systemets stamledning avsevärt. I transmissionsledningen kan den halvledaroptiska förstärkaren användas som en linjär reläförstärkare, så att det regenerativa reläavståndet för transmissionen kan förlängas igen med stormsteg. I mottagaränden kan den halvledaroptiska förstärkaren användas som en förförstärkare, vilket avsevärt kan förbättra mottagarens känslighet. Förstärkningsmättnadsegenskaperna hos halvledaroptiska förstärkare kommer att göra att förstärkningen per bit relaterar till den föregående bitsekvensen. Mönstereffekten mellan små kanaler kan också kallas korsförstärkningsmoduleringseffekt. Denna teknik använder det statistiska medelvärdet av korsförstärkningsmoduleringseffekten mellan flera kanaler och introducerar en kontinuerlig våg med medelhög intensitet i processen för att bibehålla strålen, vilket komprimerar förstärkarens totala förstärkning. Därefter minskas korsförstärkningsmoduleringseffekten mellan kanalerna.

Halvledaroptiska förstärkare har enkel struktur, enkel integration och kan förstärka optiska signaler med olika våglängder, och används ofta vid integration av olika typer av lasrar. För närvarande fortsätter laserintegrationstekniken baserad på halvledaroptiska förstärkare att mogna, men ansträngningar behöver fortfarande göras inom följande tre aspekter. En är att minska kopplingsförlusten med den optiska fibern. Huvudproblemet med den halvledaroptiska förstärkaren är att kopplingsförlusten med fibern är stor. För att förbättra kopplingseffektiviteten kan en lins läggas till kopplingssystemet för att minimera reflektionsförlusten, förbättra strålens symmetri och uppnå högeffektiv koppling. Det andra är att minska polarisationskänsligheten hos halvledaroptiska förstärkare. Polarisationskarakteristiken hänvisar huvudsakligen till polarisationskänsligheten hos det infallande ljuset. Om den halvledaroptiska förstärkaren inte är specialbearbetad kommer förstärkningens effektiva bandbredd att minskas. Kvantbrunnsstruktur kan effektivt förbättra stabiliteten hos halvledaroptiska förstärkare. Det är möjligt att studera en enkel och överlägsen kvantbrunnsstruktur för att minska polarisationskänsligheten hos halvledaroptiska förstärkare. Det tredje är optimering av den integrerade processen. För närvarande är integrationen av halvledaroptiska förstärkare och lasrar för komplicerad och besvärlig i den tekniska bearbetningen, vilket resulterar i stora förluster i optisk signalöverföring och insättningsförluster i enheter, och kostnaden är för hög. Därför bör vi försöka optimera strukturen hos integrerade enheter och förbättra enheternas precision.

Inom optisk kommunikationsteknik är optisk förstärkningsteknik en av de stödjande teknikerna, och halvledaroptisk förstärkarteknik utvecklas snabbt. För närvarande har prestandan hos halvledaroptiska förstärkare förbättrats kraftigt, särskilt i utvecklingen av nya generationens optiska tekniker såsom våglängdsmultiplexering eller optiska omkopplingslägen. Med utvecklingen av informationsindustrin kommer optisk förstärkningsteknik som är lämplig för olika band och olika tillämpningar att introduceras, och utvecklingen och forskningen av nya tekniker kommer oundvikligen att göra att halvledaroptisk förstärkarteknik fortsätter att utvecklas och blomstra.