Какво е aполупроводников оптичен усилвател
Полупроводниковият оптичен усилвател е вид оптичен усилвател, който използва полупроводникова среда за усилване. Той е подобен на лазерен диод, при който огледалото в долния край е заменено с полуотражателно покритие. Сигналната светлина се предава през полупроводников едномодов вълновод. Напречният размер на вълновода е 1-2 микрометра, а дължината му е от порядъка на 0,5-2 мм. Модата на вълновода има значително припокриване с активната (усилваща) област, която се напомпва от тока. Инжектираният ток генерира определена концентрация на носители в проводимата зона, позволявайки оптичния преход на проводимата зона към валентната зона. Пиковото усилване се получава, когато енергията на фотоните е малко по-голяма от енергията на забранената зона. Оптичният усилвател SOA обикновено се използва в телекомуникационни системи под формата на пигтейли, с работна дължина на вълната около 1300 nm или 1500 nm, осигурявайки приблизително 30 dB усилване.
TheSOA полупроводников оптичен усилвателе PN преходно устройство със структура на квантова яма на деформация. Външното директно отклонение обръща броя на диелектричните частици. След навлизането на външна възбуждаща светлина се генерира стимулирано лъчение, постигащо усилване на оптичните сигнали. Всички горепосочени три процеса на пренос на енергия съществуват вSOA оптичен усилвателУсилването на оптичните сигнали се основава на стимулирана емисия. Процесите на стимулирана абсорбция и стимулирана емисия съществуват едновременно. Стимулираната абсорбция на помпената светлина може да се използва за ускоряване на възстановяването на носителите и едновременно с това електрическата помпа може да изпраща електрони на високо енергийно ниво (проводима зона). Когато спонтанното лъчение се усилва, то ще образува усилен шум от спонтанно лъчение. Оптичният усилвател SOA е базиран на полупроводникови чипове.
Полупроводниковите чипове са съставени от съставни полупроводници, като GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP и InP/InAlGaAs и др. Това са и материалите за направата на полупроводникови лазери. Дизайнът на вълновода на SOA е същият или подобен на този на лазерите. Разликата се състои в това, че лазерите трябва да образуват резонансна кухина около усилващата среда, за да генерират и поддържат трептенето на оптичния сигнал. Оптичният сигнал ще бъде усилен многократно в кухината, преди да бъде изведен.SOA усилвател(това, което обсъждаме тук, е ограничено до усилвателите на пътуващи вълни, използвани в повечето приложения), светлината трябва да премине през усилващата среда само веднъж и обратното отражение е минимално. Структурата на SOA усилвателя се състои от три области: област P, област I (активен слой или възел) и област N. Активният слой обикновено е съставен от квантови ямки, което може да подобри ефективността на фотоелектрическото преобразуване и да намали праговия ток.
Фигура 1 Фибролазер с интегриран SOA за генериране на оптични импулси
Прилага се за прехвърляне на канали
SOA обикновено се прилагат не само за усилване: те могат да се използват и в областта на оптичната комуникация, приложения, базирани на нелинейни процеси, като например усилване на насищане или крос-фазова поляризация, които използват промяната в концентрацията на носителите в SOA оптичния усилвател, за да получат различни коефициенти на пречупване. Тези ефекти могат да се приложат към трансфер на канали (преобразуване на дължината на вълната), преобразуване на модулационен формат, възстановяване на тактовата честота, регенерация на сигнали и разпознаване на образи и др. в системи за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната.
С развитието на технологията на оптоелектронните интегрални схеми и намаляването на производствените разходи, областите на приложение на SOA полупроводниковите оптични усилватели като основни усилватели, функционални оптични устройства и компоненти на подсистеми ще продължат да се разширяват.
Време на публикуване: 23 юни 2025 г.