Серія оптичних підсилювачів: Вступ до напівпровідникового оптичного підсилювача

Оптичний підсилювачсерія: Вступ до напівпровідникового оптичного підсилювача

Напівпровідниковий оптичний підсилювач(SOA) – це оптичний підсилювач на основі напівпровідникового середовища з підсиленням. Він по суті схожий на волоконно-з'єднану напівпровідникову лазерну трубку, у якій торцеве дзеркало замінено антивідбивною плівкою; для подальшого зменшення торцевої відбивної здатності можна використовувати похилі хвилеводи. Сигнальне світло зазвичай пропускається через напівпровідниковий одномодовий хвилевід з поперечним розміром 1-2 мкм та довжиною приблизно 0,5-2 мм. Мода хвилеводу значно перекривається з активною (підсилювальною) областю, яка накачується струмом. Інжекційний струм генерує певну щільність носіїв у зоні провідності, що дозволяє здійснювати оптичні переходи із зони провідності у валентну зону. Максимальне підсилення відбувається при енергіях фотонів трохи вище енергії забороненої зони.

Принцип роботи напівпровідникового оптичного підсилювача
Напівпровідникові оптичні підсилювачі (Сертифікована архітектура (SOA)) підсилюють падаючі світлові сигнали за допомогою вимушеного випромінювання, і їхній механізм такий самий, як і у напівпровідникових лазерів.Оптичний підсилювач SOAце просто напівпровідниковий лазер без зворотного зв'язку, і його суть полягає в отриманні оптичного посилення шляхом зміни кількості частинок на зворотне, коли напівпровідниковий оптичний підсилювач оптично або електрично накачується.
ТипиОптичний підсилювач SOA Semiconductor
За роллю, яку відіграє SOA в клієнтських системах, їх можна розділити на чотири категорії: послідовні, підсилювальні, комутовані SOA та передпідсилювачі.
1. Пряме внесення: вище підсилення, помірний Psat; нижчий NF та нижчий PDG, зазвичай пов'язані з незалежним від поляризації SOA.
2. Підсилювач: вищий Psat, нижчий коефіцієнт посилення, зазвичай залежить від поляризації;
3. Перемикач: вищий коефіцієнт згасання та швидший час наростання/спадання;
4. Попередній підсилювач: підходить для більших відстаней передачі, нижчого коефіцієнта шуму та вищого коефіцієнта посилення.
Переваги оптичного підсилювача SOA Semiconductor
Оптичне підсилення, що забезпечується SOA в межах смуги пропускання, відносно не залежить від довжини хвилі падаючого оптичного сигналу.
Вводьте струм як посилений сигнал накачування, а не оптичне накачування.
Завдяки компактним розмірам, SOA може бути інтегрований з кількома хвилеводними фотонними пристроями на одній планарній підкладці.
4. Вони використовують ту саму технологію, що й діодні лазери.
SOA може працювати в спектральних діапазонах зв'язку 1300 нм та 1550 нм, з ширшою смугою пропускання (до 100 нм).
6. Їх можна налаштувати та інтегрувати для використання як попередні підсилювачі на стороні оптичного приймача.
SOA може бути використаний як простий логічний вентиль в оптичних мережах WDM.

Обмеження оптичного підсилювача SOA Semiconductor
SOA може забезпечити вихідну оптичну потужність до десятків міліват (мВт), чого зазвичай достатньо для роботи в одному каналі волоконно-оптичних каналах зв'язку. Однак системи WDM можуть вимагати до кількох мВт потужності на канал.
2. Через те, що підключення вхідних оптичних волокон до та з інтегрованих мікросхем SOA часто призводить до втрати сигналу, SOA повинен забезпечувати додаткове оптичне посилення, щоб мінімізувати вплив цих втрат на вхідні/вихідні аспекти активної області.
SOA є дуже чутливим до поляризації вхідних оптичних сигналів.
4. Вони генерують вищий рівень шуму в активних середовищах, ніж волоконні підсилювачі.
Якщо в застосунках WDM за потреби підсилюється кілька оптичних каналів, SOA спричинить серйозні перехресні перешкоди.