Cum realizează amplificatorul optic semiconductor?

Cum faceAmplificator optic semiconductorobține amplificare?

După apariția erei comunicării cu fibre optice cu capacitate mare, tehnologia de amplificare optică s-a dezvoltat rapid.Amplificatoare opticeAmplificați semnalele optice de intrare bazate pe radiații stimulate sau împrăștiere stimulată. Conform principiului de lucru, amplificatoarele optice pot fi împărțite în amplificatoare optice semiconductoare (SOA) șiAmplificatoare de fibre optice. Printre ei,Amplificatoare optice semiconductoaresunt utilizate pe scară largă în comunicarea optică în virtutea avantajelor bandei de câștig larg, integrare bună și o gamă largă de lungime de undă. Sunt compuse din regiuni active și pasive, iar regiunea activă este regiunea de câștig. Când semnalul de lumină trece prin regiunea activă, acesta face ca electronii să piardă energie și să se întoarcă la starea solului sub formă de fotoni, care au aceeași lungime de undă ca semnalul de lumină, amplificând astfel semnalul de lumină. Amplificatorul optic semiconductor transformă purtătorul semiconductorului în particula inversă prin curentul de conducere, amplifică amplitudinea luminii de semințe injectate și menține caracteristicile fizice de bază ale luminii de semințe injectate, cum ar fi polarizarea, lățimea liniei și frecvența. Odată cu creșterea curentului de lucru, puterea optică de ieșire crește și într -o anumită relație funcțională.

Dar această creștere nu este lipsită de limite, deoarece amplificatoarele optice semiconductoare au un fenomen de saturație a câștigului. Fenomenul arată că atunci când puterea optică de intrare este constantă, câștigul crește odată cu creșterea concentrației de purtător injectate, dar atunci când concentrația de purtător injectată este prea mare, câștigul va satura sau chiar va scădea. Atunci când concentrația purtătorului injectat este constantă, puterea de ieșire crește odată cu creșterea puterii de intrare, dar când puterea optică de intrare este prea mare, rata de consum de purtător cauzată de radiațiile excitate este prea mare, ceea ce duce la saturația sau scăderea câștigului. Motivul fenomenului de saturație a câștigului este interacțiunea dintre electroni și fotoni în materialul regiunii active. Indiferent dacă fotonii generați în mediul de câștig sau fotonii externi, rata cu care radiațiile stimulate consumă transportatorii este legată de rata cu care transportatorii se reumple la nivelul de energie corespunzător în timp. În plus față de radiațiile stimulate, rata purtătorului consumată de alți factori se schimbă și, ceea ce afectează negativ saturația câștigului.

Deoarece cea mai importantă funcție a amplificatoarelor optice semiconductoare este amplificarea liniară, în principal pentru a obține amplificarea, poate fi utilizată ca amplificatoare de putere, amplificatoare de linie și preamplificatoare în sistemele de comunicare. La capătul de transmitere, amplificatorul optic semiconductor este utilizat ca amplificator de putere pentru a îmbunătăți puterea de ieșire la capătul de transmitere a sistemului, ceea ce poate crește considerabil distanța releului a portbagajului sistemului. În linia de transmisie, amplificatorul optic semiconductor poate fi utilizat ca amplificator de releu liniar, astfel încât distanța de releu regenerativă de transmisie poate fi extinsă din nou prin salturi. La capătul de primire, amplificatorul optic semiconductor poate fi utilizat ca preamplificator, care poate îmbunătăți considerabil sensibilitatea receptorului. Caracteristicile de saturație a câștigului amplificatoarelor optice semiconductoare vor face ca câștigul pe bit să fie legat de secvența de biți anterioară. Efectul de model între canalele mici poate fi, de asemenea, numit efect de modulare a câștigului încrucișat. Această tehnică folosește media statistică a efectului de modulare a câștigului încrucișat între mai multe canale și introduce o undă continuă de intensitate medie în proces pentru a menține fasciculul, astfel comprimă câștigul total al amplificatorului. Atunci efectul de modulare a câștigului încrucișat între canale este redus.

Amplificatoarele optice cu semiconductor au o structură simplă, o integrare ușoară și pot amplifica semnale optice de diferite lungimi de undă și sunt utilizate pe scară largă în integrarea diferitelor tipuri de lasere. În prezent, tehnologia de integrare laser bazată pe amplificatoare optice semiconductoare continuă să se maturizeze, dar mai trebuie să se depună eforturi în următoarele trei aspecte. Unul este de a reduce pierderea de cuplare cu fibra optică. Principala problemă a amplificatorului optic semiconductor este că pierderea de cuplare cu fibra este mare. Pentru a îmbunătăți eficiența cuplării, la sistemul de cuplare se poate adăuga un obiectiv pentru a minimiza pierderea de reflecție, pentru a îmbunătăți simetria fasciculului și pentru a obține cuplaj de înaltă eficiență. Al doilea este reducerea sensibilității de polarizare a amplificatoarelor optice semiconductoare. Caracteristica de polarizare se referă în principal la sensibilitatea la polarizare a luminii incidente. Dacă amplificatorul optic semiconductor nu este special procesat, lățimea de bandă eficientă a câștigului va fi redusă. Structura cuantică a puțului poate îmbunătăți eficient stabilitatea amplificatoarelor optice semiconductoare. Este posibil să se studieze o structură cuantică simplă și superioară pentru a reduce sensibilitatea la polarizare a amplificatoarelor optice semiconductoare. Al treilea este optimizarea procesului integrat. În prezent, integrarea amplificatoarelor și laserelor optice semiconductoare este prea complicată și greoaie în procesarea tehnică, ceea ce duce la o pierdere mare a transmisiei de semnal optic și a pierderii de inserție a dispozitivului, iar costul este prea mare. Prin urmare, ar trebui să încercăm să optimizăm structura dispozitivelor integrate și să îmbunătățim precizia dispozitivelor.

În tehnologia de comunicare optică, tehnologia de amplificare optică este una dintre tehnologiile de susținere, iar tehnologia amplificatorului optic semiconductor se dezvoltă rapid. În prezent, performanța amplificatoarelor optice semiconductoare a fost mult îmbunătățită, în special în dezvoltarea tehnologiilor optice de nouă generație, cum ar fi multiplexarea diviziei de undă sau modurile de comutare optică. Odată cu dezvoltarea industriei informaționale, va fi introdusă tehnologia de amplificare optică adecvată pentru diferite benzi și aplicații diferite, iar dezvoltarea și cercetarea noilor tehnologii vor face, în mod inevitabil, tehnologia amplificatorului optic semiconductor să continue să se dezvolte și să prospere.