Серия оптични усилватели: Въведение в полупроводниковия оптичен усилвател

Оптичен усилвателсерия: Въведение в полупроводниковия оптичен усилвател

Полупроводников оптичен усилвател(SOA) е оптичен усилвател, базиран на полупроводникова среда за усилване. Той е по същество като оптично свързана полупроводникова лазерна тръба, като крайното огледало е заменено с антиотражателен филм; Наклонени вълноводи могат да се използват за допълнително намаляване на крайната отражателна способност. Сигналната светлина обикновено се предава през полупроводников едномодов вълновод с страничен размер 1-2 μm и дължина приблизително 0,5-2mm. Модата на вълновода значително се припокрива с активната (усилваща) област, която се напомпва от ток. Инжектирането на ток генерира определена плътност на носителите в проводимата зона, което позволява оптични преходи от проводимата зона към валентната зона. Максималното усилване се получава при енергии на фотоните малко над енергията на забранената зона.

Принцип на работа на полупроводниковия оптичен усилвател
Полупроводникови оптични усилватели (SOA (Система на архитектурно-ориентирана архитектура)) усилват падащите светлинни сигнали чрез стимулирана емисия и механизмът им е същият като този на полупроводниковите лазери.SOA оптичен усилвателе просто полупроводников лазер без обратна връзка, а същността му е да получи оптично усилване чрез обръщане на броя на частиците, когато полупроводниковият оптичен усилвател е оптично или електрически напомпван.
ВидовеSOA полупроводников оптичен усилвател
Според ролята, която SOA играе в клиентските системи, те могат да бъдат разделени на четири категории: сериен, бустер, превключващ SOA и предусилвател.
1. Директно вмъкване: по-високо усилване, умерено Psat; по-нисък NF и по-нисък PDG, обикновено свързани с независима от поляризация SOA
2. Усилвател: По-висок Psat, по-ниско усилване, обикновено зависи от поляризацията;
3. Превключвател: по-висок коефициент на изгасване и по-бързо време за покачване/спадане;
4. Предусилвател: подходящ за по-дълги разстояния на предаване, по-нисък шумов коефициент (NF) и по-високо усилване.
Предимства на оптичния усилвател SOA Semiconductor
Оптичното усилване, осигурено от SOA в рамките на честотната лента, е относително независимо от дължината на вълната на падащия оптичен сигнал.
Инжектирайте ток като усилен помпен сигнал, а не като оптично помпено.
Поради компактния си размер, SOA може да бъде интегриран с множество вълноводни фотонни устройства върху един плосък субстрат.
4. Те използват същата технология като диодните лазери.
SOA може да работи в комуникационните спектрални ленти от 1300 nm и 1550 nm, с по-широка честотна лента (до 100 nm).
6. Те могат да бъдат конфигурирани и интегрирани да служат като предусилватели в края на оптичния приемник.
SOA може да се използва като прост логически порт в WDM оптични мрежи.

Ограничения на оптичния усилвател SOA Semiconductor
SOA може да осигури изходна оптична мощност до десетки миливати (mW), което обикновено е достатъчно за работа в един канал във влакнесто-оптични комуникационни връзки. WDM системите обаче може да изискват до няколко mW мощност на канал.
2. Поради свързването на входните оптични влакна към и извън интегрираните SOA чипове, което често води до загуба на сигнал, SOA трябва да осигури допълнително оптично усилване, за да се сведе до минимум въздействието на тази загуба върху входно-изходните аспекти на активната област.
SOA е силно чувствителен към поляризацията на входните оптични сигнали.
4. Те генерират по-високи нива на шум в активна среда, отколкото оптичните усилватели.
Ако множество оптични канали се усилват според нуждите в WDM приложения, SOA ще причини сериозно кръстосано смущение.