Какполупроводников оптичен усилвателпостигане на усилване?
След настъпването на ерата на комуникацията с оптични влакна с голям капацитет, технологията за оптично усилване се разви бързо.Оптични усилвателиусилват входните оптични сигнали въз основа на стимулирано лъчение или стимулирано разсейване. Според принципа на работа, оптичните усилватели могат да бъдат разделени на полупроводникови оптични усилватели (SOA (Система на архитектурно-ориентирана архитектура)) иоптични усилвателиСред тях,полупроводникови оптични усилвателиШироко се използват в оптичната комуникация поради предимствата на широката лента на усилване, добрата интеграция и широкия диапазон на дължините на вълните. Те са съставени от активни и пасивни области, като активната област е областта на усилване. Когато светлинният сигнал преминава през активната област, това кара електроните да губят енергия и да се връщат в основно състояние под формата на фотони, които имат същата дължина на вълната като светлинния сигнал, като по този начин усилват светлинния сигнал. Полупроводниковият оптичен усилвател преобразува полупроводниковия носител в обратна частица чрез задвижващия ток, усилва амплитудата на инжектираната начална светлина и поддържа основните физически характеристики на инжектираната начална светлина, като поляризация, ширина на линията и честота. С увеличаването на работния ток, изходната оптична мощност също се увеличава в определена функционална зависимост.
Но този растеж не е безграничен, тъй като полупроводниковите оптични усилватели имат феномен на насищане на усилването. Явлението показва, че когато входната оптична мощност е постоянна, усилването се увеличава с увеличаване на концентрацията на инжектираните носители, но когато концентрацията на инжектираните носители е твърде голяма, усилването ще се насити или дори ще намалее. Когато концентрацията на инжектираните носители е постоянна, изходната мощност се увеличава с увеличаване на входната мощност, но когато входната оптична мощност е твърде голяма, скоростта на потребление на носителите, причинена от възбуденото лъчение, е твърде голяма, което води до насищане или намаляване на усилването. Причината за феномена на насищане на усилването е взаимодействието между електроните и фотоните в материала на активната област. Независимо дали става дума за фотони, генерирани в усилващата среда, или за външни фотони, скоростта, с която стимулираното лъчение консумира носителите, е свързана със скоростта, с която носителите се възстановяват до съответното енергийно ниво във времето. В допълнение към стимулираното лъчение, скоростта на потребление на носителите се променя и от други фактори, което влияе неблагоприятно върху насищането на усилването.
Тъй като най-важната функция на полупроводниковите оптични усилватели е линейното усилване, главно за постигане на усилване, те могат да се използват като усилватели на мощност, линейни усилватели и предусилватели в комуникационните системи. В предаващия край полупроводниковият оптичен усилвател се използва като усилвател на мощност за подобряване на изходната мощност в предаващия край на системата, което може значително да увеличи релейното разстояние на системния магистрален канал. В предавателната линия полупроводниковият оптичен усилвател може да се използва като линеен релеен усилвател, така че регенеративното релейно разстояние на предаване може да се увеличи значително. В приемащия край полупроводниковият оптичен усилвател може да се използва като предусилвател, което може значително да подобри чувствителността на приемника. Характеристиките на насищане на усилването на полупроводниковите оптични усилватели ще доведат до това усилването на бит да бъде свързано с предишната битова последователност. Ефектът на шаблона между малките канали може да се нарече още ефект на модулация на кръстосано усилване. Тази техника използва статистическата средна стойност на ефекта на модулация на кръстосано усилване между множество канали и въвежда непрекъсната вълна със средна интензивност в процеса, за да поддържа лъча, като по този начин компресира общото усилване на усилвателя. След това ефектът на модулация на кръстосано усилване между каналите се намалява.
Полупроводниковите оптични усилватели имат проста структура, лесна интеграция и могат да усилват оптични сигнали с различни дължини на вълната, като се използват широко при интегрирането на различни видове лазери. В момента технологията за лазерна интеграция, базирана на полупроводникови оптични усилватели, продължава да се развива, но все още са необходими усилия в следните три аспекта. Първият е намаляване на загубите от свързване с оптичното влакно. Основният проблем на полупроводниковия оптичен усилвател е, че загубите от свързване с влакното са големи. За да се подобри ефективността на свързването, към системата за свързване може да се добави леща, за да се минимизират загубите от отражение, да се подобри симетрията на лъча и да се постигне високоефективно свързване. Вторият е намаляване на поляризационната чувствителност на полупроводниковите оптични усилватели. Поляризационната характеристика се отнася главно до поляризационната чувствителност на падащата светлина. Ако полупроводниковият оптичен усилвател не е специално обработен, ефективната честотна лента на усилването ще бъде намалена. Структурата с квантови ями може ефективно да подобри стабилността на полупроводниковите оптични усилватели. Възможно е да се изучи проста и превъзходна структура с квантови ями, за да се намали поляризационната чувствителност на полупроводниковите оптични усилватели. Третият е оптимизирането на интеграционния процес. В момента интеграцията на полупроводникови оптични усилватели и лазери е твърде сложна и тромава в техническата обработка, което води до големи загуби при предаване на оптичен сигнал и загуби при вмъкване на устройството, а цената е твърде висока. Следователно, трябва да се опитаме да оптимизираме структурата на интегрираните устройства и да подобрим прецизността на устройствата.
В оптичните комуникационни технологии, технологията за оптично усилване е една от поддържащите технологии, а технологията на полупроводниковите оптични усилватели се развива бързо. В момента производителността на полупроводниковите оптични усилватели е значително подобрена, особено в разработването на оптични технологии от ново поколение, като например мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната или режими на оптично превключване. С развитието на информационната индустрия ще бъдат въведени технологии за оптично усилване, подходящи за различни ленти и различни приложения, а разработването и изследването на нови технологии неизбежно ще допринесат за продължаващото развитие и просперитет на технологията на полупроводниковите оптични усилватели.
Време на публикуване: 25 февруари 2025 г.