Serija optičnih ojačevalnikov: Uvod v polprevodniški optični ojačevalnik

Optični ojačevalnikserija: Uvod v polprevodniški optični ojačevalnik

Polprevodniški optični ojačevalnik(SOA) je optični ojačevalnik, ki temelji na polprevodniških medijih za ojačanje. V bistvu je podoben optično sklopljeni polprevodniški laserski cevi, pri čemer je končno zrcalo nadomeščeno z antirefleksno folijo; za dodatno zmanjšanje končne odbojnosti se lahko uporabijo nagnjeni valovodi. Signalna svetloba se običajno prenaša skozi polprevodniški enomodni valovod s prečno dimenzijo 1-2 μm in dolžino približno 0,5-2 mm. Mod valovoda se znatno prekriva z aktivnim (ojačevalnim) območjem, ki ga črpa tok. Vbrizgavanje toka ustvari določeno gostoto nosilcev v prevodnem pasu, kar omogoča optične prehode iz prevodnega pasu v valentni pas. Največji ojačanje se pojavi pri energijah fotonov nekoliko nad energijo pasovne reže.

Načelo delovanja polprevodniškega optičnega ojačevalnika
Polprevodniški optični ojačevalniki (SOA) ojačajo vpadne svetlobne signale s stimulirano emisijo, njihov mehanizem pa je enak kot pri polprevodniških laserjih.Optični ojačevalnik SOAje le polprevodniški laser brez povratne zveze, njegovo bistvo pa je doseganje optičnega ojačanja z obračanjem števila delcev, ko je polprevodniški optični ojačevalnik optično ali električno črpan.
VrsteOptični ojačevalnik SOA Semiconductor
Glede na vlogo, ki jo SOA igra v uporabniških sistemih, jih lahko razdelimo v štiri kategorije: serijski, ojačevalni, preklopni SOA in predojačevalni.
1. Neposredno vstavljanje: večji dobiček, zmeren Psat; nižji NF in nižji PDG, običajno povezano s polarizacijsko neodvisno SOA·
2. Ojačevalec: višji Psat, nižji ojačanje, običajno odvisno od polarizacije;
3. Stikalo: višje razmerje izumiranja in hitrejši čas vzpona/padca;
4. Predojačevalnik: primeren za daljše prenosne razdalje, nižji šumni faktor in večji ojačanje.
Prednosti optičnega ojačevalnika SOA Semiconductor
Optični dobiček, ki ga zagotavlja SOA znotraj pasovne širine, je relativno neodvisen od valovne dolžine vpadnega optičnega signala.
Tok vbrizgajte kot ojačan črpalni signal in ne kot optično črpanje.
Zaradi svoje kompaktne velikosti je mogoče SOA integrirati z več valovodnimi fotonskimi napravami na enem samem planarnem substratu.
4. Uporabljajo isto tehnologijo kot diodni laserji.
SOA lahko deluje v komunikacijskih spektralnih pasovih 1300 nm in 1550 nm, s širšo pasovno širino (do 100 nm).
6. Konfigurirati in integrirati jih je mogoče tako, da delujejo kot predojačevalniki na koncu optičnega sprejemnika.
SOA se lahko uporablja kot preprosta logična vrata v optičnih omrežjih WDM.

Omejitve optičnega ojačevalnika SOA Semiconductor
SOA lahko zagotovi izhodno optično moč do nekaj deset milivatov (mW), kar je običajno dovolj za delovanje enega kanala v optičnih komunikacijskih povezavah. Vendar pa lahko sistemi WDM zahtevajo do nekaj mW moči na kanal.
2. Ker povezovanje vhodnih optičnih vlaken v in iz integriranih čipov SOA pogosto povzroča izgubo signala, mora SOA zagotoviti dodatno optično ojačanje, da se zmanjša vpliv te izgube na vhodno/izhodne vidike aktivnega območja.
SOA je zelo občutljiv na polarizacijo vhodnih optičnih signalov.
4. V aktivnih medijih ustvarjajo višje ravni šuma kot vlakenski ojačevalniki.
Če se v aplikacijah WDM po potrebi ojača več optičnih kanalov, bo SOA povzročil hudo presluh.