Vad är enhalvledaroptisk förstärkare
En halvledaroptisk förstärkare är en typ av optisk förstärkare som använder ett halvledarförstärkningsmedium. Den liknar en laserdiod, där spegeln i den nedre änden är ersatt med en halvreflekterande beläggning. Signalljuset överförs genom en halvledarvågledare i enmod. Vågledarens tvärgående dimension är 1-2 mikrometer och dess längd är i storleksordningen 0,5-2 mm. Vågledarläget har en betydande överlappning med det aktiva (förstärknings) området, som pumpas av strömmen. Den injicerade strömmen genererar en viss bärvågskoncentration i ledningsbandet, vilket möjliggör den optiska övergången från ledningsbandet till valensbandet. Toppförstärkningen inträffar när fotonenergin är något större än bandgapsenergin. SOA-optisk förstärkare används vanligtvis i telekommunikationssystem i form av pigtails, med en driftsvåglängd runt 1300 nm eller 1500 nm, vilket ger cirka 30 dB förstärkning.
DeSOA halvledaroptisk förstärkareär en PN-övergångskomponent med en kvantbrunnsstruktur med töjning. Den externa framåtriktade förspänningen reverserar antalet dielektriska partiklar. Efter att det externa excitationsljuset kommer in genereras stimulerad strålning, vilket uppnår förstärkning av optiska signaler. Alla ovanstående tre energiöverföringsprocesser existerar iSOA optisk förstärkareFörstärkningen av optiska signaler baseras på stimulerad emission. Processerna för stimulerad absorption och stimulerad emission existerar samtidigt. Den stimulerade absorptionen av pumpljuset kan utnyttjas för att accelerera återhämtningen av laddningsbärare, och samtidigt kan den elektriska pumpen skicka elektroner till en hög energinivå (ledningsband). När spontan strålning förstärks kommer den att bilda förstärkt spontant strålningsbrus. SOA optisk förstärkare är baserad på halvledarchips.
Halvledarchips består av sammansatta halvledare, såsom GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP och InP/InAlGaAs, etc. Dessa är också materialen för att tillverka halvledarlasrar. Vågledardesignen för SOA är densamma som eller liknar lasrars. Skillnaden ligger i att lasrar behöver bilda en resonanshålighet runt förstärkningsmediet för att generera och bibehålla oscillationen av den optiska signalen. Den optiska signalen kommer att förstärkas flera gånger i håligheten innan den matas ut. ISOA-förstärkare(Det vi diskuterar här är begränsat till de vandringsvågsförstärkare som används i de flesta tillämpningar), ljus behöver bara passera genom förstärkningsmediet en gång, och den bakåtreflekterande reflektionen är minimal. SOA-förstärkarstrukturen består av tre områden: Område P, Område I (aktivt lager eller nod) och Område N. Det aktiva lagret består vanligtvis av kvantbrunnar, vilket kan förbättra den fotoelektriska omvandlingseffektiviteten och minska tröskelströmmen.
Figur 1 Fiberlaser med integrerad SOA för att generera optiska pulser
Tillämpas på kanalöverföring
SOA:er används vanligtvis inte bara för förstärkning: de kan också användas inom optisk fiberkommunikation, tillämpningar baserade på icke-linjära processer såsom mättnadsförstärkning eller korsfaspolarisering, vilka utnyttjar variationen i bärvågskoncentrationen i en optisk SOA-förstärkare för att erhålla varierande brytningsindex. Dessa effekter kan tillämpas på kanalöverföring (våglängdsomvandling), modulationsformatomvandling, klockåterställning, signalregenerering och mönsterigenkänning, etc. i våglängdsmultiplexeringssystem.
Med utvecklingen av optoelektronisk integrerad kretsteknik och minskningen av tillverkningskostnaderna kommer tillämpningsområdena för SOA-halvledaroptiska förstärkare som grundläggande förstärkare, funktionella optiska enheter och delsystemkomponenter att fortsätta att expandera.
Publiceringstid: 23 juni 2025