Optisk förstärkareserie: Introduktion till halvledaroptisk förstärkare
Halvledaroptisk förstärkare(SOA) är en optisk förstärkare baserad på halvledarförstärkningsmedia. Den är i huvudsak som ett fiberkopplat halvledarlaserrör, där ändspegeln är ersatt av en antireflekterande film. Lutande vågledare kan användas för att ytterligare minska ändreflektiviteten. Signalljus överförs vanligtvis genom en halvledarvågledare med en enda mod, med en lateral dimension på 1–2 μm och en längd på cirka 0,5–2 mm. Vågledarläget överlappar avsevärt det aktiva (förstärknings) området, som pumpas av ström. Injicerande ström genererar en viss bärvågstäthet i ledningsbandet, vilket möjliggör optiska övergångar från ledningsbandet till valensbandet. Den maximala förstärkningen sker vid fotonenergier något över bandgapsenergin.
Arbetsprincip för halvledaroptisk förstärkare
Halvledaroptiska förstärkare (SOA) förstärker infallande ljussignaler genom stimulerad emission, och deras mekanism är densamma som för halvledarlasrar.SOA optisk förstärkareär bara en halvledarlaser utan återkoppling, och dess kärna är att erhålla optisk förstärkning genom att reversera antalet partiklar när den halvledaroptiska förstärkaren pumpas optiskt eller elektriskt.
Typer avSOA halvledaroptisk förstärkare
Beroende på vilken roll SOA spelar i kundsystem kan de delas in i fyra kategorier: seriell, booster, switchande SOA och förförstärkare.
1. Direktinsättning: högre förstärkning, måttlig Psat; lägre NF och lägre PDG, vanligtvis associerat med polarisationsoberoende SOA.
2. Förstärkare: Högre Psat, lägre förstärkning, vanligtvis beroende på polarisering;
3. Brytare: högre släckningsförhållande och snabbare stig-/falltid;
4. Förförstärkare: lämplig för längre överföringsavstånd, lägre NF och högre förstärkning.
Fördelar med SOA Semiconductor optisk förstärkare
Den optiska förstärkningen som SOA ger inom bandbredden är relativt oberoende av våglängden för den infallande optiska signalen.
Injicera ström som en förstärkt pumpsignal, snarare än optisk pumpning.
På grund av sin kompakta storlek kan SOA integreras med flera vågledarfotoniska enheter på ett enda plant substrat.
4. De använder samma teknik som diodlasrar.
SOA kan fungera i kommunikationsspektralbanden 1300 nm och 1550 nm, med en bredare bandbredd (upp till 100 nm).
6. De kan konfigureras och integreras för att fungera som förförstärkare vid den optiska mottagaränden.
SOA kan användas som en enkel logisk grind i WDM-optiska nätverk.
Begränsningar för SOA Semiconductor optisk förstärkare
SOA kan ge en optisk uteffekt på upp till tiotals milliwatt (mW), vilket vanligtvis är tillräckligt för enkanalsdrift i fiberoptiska kommunikationslänkar. WDM-system kan dock kräva upp till flera mW effekt per kanal.
2. På grund av att kopplingen av optiska fibrer till och från SOA-integrerade chips ofta orsakar signalförlust, måste SOA ge ytterligare optisk förstärkning för att minimera effekten av denna förlust på in-/utmatningsaspekterna av den aktiva regionen.
SOA är mycket känslig för polariseringen av optiska insignaler.
4. De genererar högre brusnivåer i aktiva medier än fiberförstärkare.
Om flera optiska kanaler förstärks efter behov i WDM-applikationer, kommer SOA att orsaka allvarlig överhörning.
Publiceringstid: 24 februari 2025