KakoPolprevodniški optični ojačevalnikdoseči amplifikacijo?
Po pojavu dobe komunikacije z optičnimi vlakni z velikimi zmogljivostmi se je tehnologija optičnega ojačevanja hitro razvijala.Optični ojačevalnikiOkrepite vhodne optične signale, ki temeljijo na stimuliranem sevanju ali stimuliranem razprševanju. Glede na delovno načelo lahko optične ojačevalnike razdelimo na polprevodniške optične ojačevalnike (SOA) inOptični ojačevalniki vlaken. Med njimi,polprevodniški optični ojačevalnikise v optični komunikaciji pogosto uporabljajo zaradi prednosti širokega pasu, dobre integracije in širokega območja valovne dolžine. Sestavljeni so iz aktivnih in pasivnih regij, aktivna regija pa je regija dobička. Ko svetlobni signal preide skozi aktivno območje, povzroči, da elektroni izgubijo energijo in se vrnejo v zemeljsko stanje v obliki fotonov, ki imajo enako valovno dolžino kot svetlobni signal in tako ojačajo svetlobni signal. Polprevodniški optični ojačevalnik pretvori polprevodniški nosilec v vzvratni delček s pogonskim tokom, ojača amplitudo svetlobe semen in vzdržuje osnovne fizikalne značilnosti vbrizgane svetlobe semena, kot so polarizacija, širina črte in frekvenca. S povečanjem delovnega toka se izhodna optična moč poveča tudi v določenem funkcionalnem razmerju.
Toda ta rast ni brez omejitev, saj imajo polprevodniški optični ojačevalniki pojav nasičenosti. Pojav kaže, da ko je vhodna optična moč konstantna, se dobiček poveča s povečanjem koncentracije nosilca vbrizgavanja, ko pa je koncentracija nosilca vbrizgavanja prevelika, se bo dobiček nasičil ali celo zmanjšal. Kadar je koncentracija vbrizganega nosilca konstantna, se izhodna moč poveča s povečanjem vhodne moči, ko pa je vhodna optična moč prevelika, je hitrost porabe nosilca, ki jo povzroča vzbujeno sevanje, prevelika, kar ima za posledico nasičenost ali upadanje. Razlog za pojav nasičenosti dobička je interakcija med elektroni in fotoni v materialu aktivnega regije. Ne glede na to, ali so fotoni, ustvarjeni v dobičljivem mediju ali zunanjih fotonih, hitrost, s katero spodbudi sevanje porabi nosilce, povezana s hitrostjo, s katero se nosilci v času napolnijo na ustrezno raven energije. Poleg stimuliranega sevanja se spreminja tudi hitrost nosilca, ki jo porabijo drugi dejavniki, kar negativno vpliva na nasičenost dobička.
Ker je najpomembnejša funkcija polprevodniških optičnih ojačevalnikov linearna amplifikacija, predvsem za doseganje amplifikacije, se lahko v komunikacijskih sistemih uporablja kot ojačevalniki moči, linijski ojačevalniki in predojačevalniki. Na koncu oddajanja se polprevodniški optični ojačevalnik uporablja kot ojačevalnik moči za izboljšanje izhodne moči na oddajnem koncu sistema, kar lahko močno poveča relejsko razdaljo sistema. V daljnovodu lahko polprevodniški optični ojačevalnik uporabimo kot linearni ojačevalnik releja, tako da se lahko regenerativna razdalja relenacije prenosa ponovno razširi s skoki in mejami. Na sprejemnem koncu lahko polprevodniški optični ojačevalnik uporabimo kot predojačevalnik, ki lahko močno izboljša občutljivost sprejemnika. Značilnosti nasičenosti z ojačanjem polprevodniških optičnih ojačevalnikov bodo povzročile, da bo dobiček na bit povezan s prejšnjim zaporedjem bitja. Učinek vzorca med majhnimi kanali lahko imenujemo tudi učinek modulacije navzkrižne dobičke. Ta tehnika uporablja statistično povprečje navzkrižnega modulacijskega učinka med več kanali in uvaja neprekinjeni val srednje intenzivnosti za vzdrževanje žarka in tako stisne skupni dobiček ojačevalnika. Nato se zmanjša učinek modulacije navzkrižne dobičke med kanali.
Polprevodniški optični ojačevalniki imajo preprosto strukturo, enostavno integracijo in lahko ojačajo optične signale različnih valovnih dolžin in se pogosto uporabljajo pri integraciji različnih vrst laserjev. Trenutno tehnologija laserske integracije, ki temelji na polprevodniških optičnih ojačevalcih, še naprej dozori, vendar si je treba še vedno prizadevati v naslednjih treh vidikih. Eno je zmanjšati izgubo sklopke z optičnim vlaknom. Glavni problem polprevodniškega optičnega ojačevalnika je, da je izguba sklopke z vlakni velika. Za izboljšanje učinkovitosti spajanja lahko v sistem sklopke dodamo lečo, da se zmanjša izguba odseva, izboljša simetrijo žarka in doseže visoko učinkovitost. Drugi je zmanjšanje občutljivosti polarizacije polprevodniških optičnih ojačevalnikov. Polarizacijska značilnost se nanaša predvsem na občutljivost polarizacije vpadne svetlobe. Če polprevodniški optični ojačevalnik ni posebej obdelan, se bo učinkovita pasovna širina dobička zmanjšala. Kvantna struktura vrtine lahko učinkovito izboljša stabilnost polprevodniških optičnih ojačevalnikov. Za zmanjšanje občutljivosti polarizacije polprevodniških optičnih ojačevalnikov je mogoče preučiti preprosto in vrhunsko kvantno strukturo vrtine. Tretja je optimizacija integriranega procesa. Trenutno je integracija polprevodniških optičnih ojačevalnikov in laserjev preveč zapletena in okorna pri tehnični obdelavi, kar ima za posledico veliko izgubo pri optičnem prenosu signala in izgube vstavitve naprave, stroški pa so previsoki. Zato bi morali poskušati optimizirati strukturo integriranih naprav in izboljšati natančnost naprav.
V optični komunikacijski tehnologiji je tehnologija optičnega ojačevanja ena od podpornih tehnologij, tehnologija polprevodniških optičnih ojačevalnikov pa se hitro razvija. Trenutno se je zmogljivost polprevodniških optičnih ojačevalnikov močno izboljšala, zlasti pri razvoju optičnih tehnologij nove generacije, kot so multipleksiranje valovne dolžine ali optični preklopni načini. Z razvojem informacijske industrije bo uvedena tehnologija optičnega ojačevanja, primerna za različne pasove in različne aplikacije, razvoj in raziskave novih tehnologij pa bodo neizogibno naredili tehnologija polprevodniških optičnih ojačevalnikov še naprej razvijala in uspevala.
Čas objave: februar 25-2025