Πώς επιτυγχάνει ενίσχυση ένας ημιαγωγικός οπτικός ενισχυτής;

Πώς γίνεταιοπτικός ενισχυτής ημιαγωγώνεπιτύχετε ενίσχυση;

Μετά την έλευση της εποχής των επικοινωνιών οπτικών ινών μεγάλης χωρητικότητας, η τεχνολογία οπτικής ενίσχυσης έχει αναπτυχθεί ραγδαία.Οπτικοί ενισχυτέςενισχύουν τα οπτικά σήματα εισόδου με βάση την διεγερμένη ακτινοβολία ή τη διεγερμένη σκέδαση. Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας, οι οπτικοί ενισχυτές μπορούν να χωριστούν σε ημιαγωγούς οπτικούς ενισχυτές (SOA) καιενισχυτές οπτικών ινώνΜεταξύ αυτών,οπτικοί ενισχυτές ημιαγωγώνΧρησιμοποιούνται ευρέως στην οπτική επικοινωνία λόγω των πλεονεκτημάτων της ευρείας ζώνης κέρδους, της καλής ολοκλήρωσης και του ευρέος εύρους μήκους κύματος. Αποτελούνται από ενεργές και παθητικές περιοχές, και η ενεργή περιοχή είναι η περιοχή κέρδους. Όταν το φωτεινό σήμα διέρχεται από την ενεργή περιοχή, προκαλεί την απώλεια ενέργειας των ηλεκτρονίων και την επιστροφή τους στην βασική κατάσταση με τη μορφή φωτονίων, τα οποία έχουν το ίδιο μήκος κύματος με το φωτεινό σήμα, ενισχύοντας έτσι το φωτεινό σήμα. Ο οπτικός ενισχυτής ημιαγωγών μετατρέπει τον ημιαγωγό φορέα σε αντίστροφο σωματίδιο μέσω του ρεύματος οδήγησης, ενισχύει το πλάτος του εγχυόμενου φωτός εκκίνησης και διατηρεί τα βασικά φυσικά χαρακτηριστικά του εγχυόμενου φωτός εκκίνησης, όπως η πόλωση, το πλάτος γραμμής και η συχνότητα. Με την αύξηση του ρεύματος λειτουργίας, η οπτική ισχύς εξόδου αυξάνεται επίσης σε μια συγκεκριμένη λειτουργική σχέση.

Αλλά αυτή η αύξηση δεν είναι χωρίς όρια, επειδή οι ημιαγωγοί οπτικοί ενισχυτές έχουν ένα φαινόμενο κορεσμού κέρδους. Το φαινόμενο δείχνει ότι όταν η οπτική ισχύς εισόδου είναι σταθερή, το κέρδος αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης του εγχυόμενου φορέα, αλλά όταν η συγκέντρωση του εγχυόμενου φορέα είναι πολύ μεγάλη, το κέρδος θα κορεστεί ή και θα μειωθεί. Όταν η συγκέντρωση του εγχυόμενου φορέα είναι σταθερή, η ισχύς εξόδου αυξάνεται με την αύξηση της ισχύος εισόδου, αλλά όταν η οπτική ισχύς εισόδου είναι πολύ μεγάλη, ο ρυθμός κατανάλωσης φορέα που προκαλείται από την διεγερμένη ακτινοβολία είναι πολύ μεγάλος, με αποτέλεσμα τον κορεσμό ή τη μείωση του κέρδους. Ο λόγος για το φαινόμενο κορεσμού του κέρδους είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρονίων και φωτονίων στο υλικό της ενεργής περιοχής. Είτε πρόκειται για φωτόνια που παράγονται στο μέσο κέρδους είτε για εξωτερικά φωτόνια, ο ρυθμός με τον οποίο η διεγερμένη ακτινοβολία καταναλώνει τους φορείς σχετίζεται με τον ρυθμό με τον οποίο οι φορείς αναπληρώνονται στο αντίστοιχο επίπεδο ενέργειας με την πάροδο του χρόνου. Εκτός από την διεγερμένη ακτινοβολία, ο ρυθμός φορέα που καταναλώνεται από άλλους παράγοντες αλλάζει επίσης, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά τον κορεσμό του κέρδους.

Δεδομένου ότι η πιο σημαντική λειτουργία των ημιαγωγικών οπτικών ενισχυτών είναι η γραμμική ενίσχυση, κυρίως για την επίτευξη ενίσχυσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ενισχυτές ισχύος, ενισχυτές γραμμής και προενισχυτές σε συστήματα επικοινωνίας. Στο άκρο μετάδοσης, ο ημιαγωγικός οπτικός ενισχυτής χρησιμοποιείται ως ενισχυτής ισχύος για την ενίσχυση της ισχύος εξόδου στο άκρο μετάδοσης του συστήματος, γεγονός που μπορεί να αυξήσει σημαντικά την απόσταση ρελέ του κορμού του συστήματος. Στη γραμμή μετάδοσης, ο ημιαγωγικός οπτικός ενισχυτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως γραμμικός ενισχυτής ρελέ, έτσι ώστε η απόσταση αναγεννητικής ρελέ μετάδοσης να μπορεί να επεκταθεί ξανά αλματωδώς. Στο άκρο λήψης, ο ημιαγωγικός οπτικός ενισχυτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως προενισχυτής, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ευαισθησία του δέκτη. Τα χαρακτηριστικά κορεσμού κέρδους των ημιαγωγικών οπτικών ενισχυτών θα προκαλέσουν τη συσχέτιση του κέρδους ανά bit με την προηγούμενη ακολουθία bit. Το φαινόμενο μοτίβου μεταξύ μικρών καναλιών μπορεί επίσης να ονομαστεί φαινόμενο διασταυρούμενης ενίσχυσης. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί τον στατιστικό μέσο όρο του φαινομένου διασταυρούμενης ενίσχυσης μεταξύ πολλαπλών καναλιών και εισάγει ένα συνεχές κύμα μέσης έντασης στη διαδικασία για να διατηρήσει τη δέσμη, συμπιέζοντας έτσι το συνολικό κέρδος του ενισχυτή. Στη συνέχεια, το φαινόμενο διασταυρούμενης ενίσχυσης μεταξύ των καναλιών μειώνεται.

Οι ημιαγωγοί οπτικοί ενισχυτές έχουν απλή δομή, εύκολη ενσωμάτωση και μπορούν να ενισχύσουν οπτικά σήματα διαφορετικών μηκών κύματος και χρησιμοποιούνται ευρέως στην ενσωμάτωση διαφόρων τύπων λέιζερ. Προς το παρόν, η τεχνολογία ενσωμάτωσης λέιζερ που βασίζεται σε ημιαγωγούς οπτικούς ενισχυτές συνεχίζει να ωριμάζει, αλλά πρέπει να καταβληθούν ακόμη προσπάθειες στις ακόλουθες τρεις πτυχές. Η μία είναι η μείωση της απώλειας σύζευξης με την οπτική ίνα. Το κύριο πρόβλημα του ημιαγωγού οπτικού ενισχυτή είναι ότι η απώλεια σύζευξης με την ίνα είναι μεγάλη. Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση σύζευξης, μπορεί να προστεθεί ένας φακός στο σύστημα σύζευξης για να ελαχιστοποιηθεί η απώλεια ανάκλασης, να βελτιωθεί η συμμετρία της δέσμης και να επιτευχθεί σύζευξη υψηλής απόδοσης. Το δεύτερο είναι η μείωση της ευαισθησίας πόλωσης των ημιαγωγών οπτικών ενισχυτών. Το χαρακτηριστικό πόλωσης αναφέρεται κυρίως στην ευαισθησία πόλωσης του προσπίπτοντος φωτός. Εάν ο ημιαγωγός οπτικός ενισχυτής δεν έχει υποστεί ειδική επεξεργασία, το αποτελεσματικό εύρος ζώνης του κέρδους θα μειωθεί. Η δομή κβαντικού φρέατος μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τη σταθερότητα των ημιαγωγών οπτικών ενισχυτών. Είναι δυνατό να μελετηθεί μια απλή και ανώτερη δομή κβαντικού φρέατος για να μειωθεί η ευαισθησία πόλωσης των ημιαγωγών οπτικών ενισχυτών. Το τρίτο είναι η βελτιστοποίηση της ολοκληρωμένης διαδικασίας. Προς το παρόν, η ενσωμάτωση ημιαγωγικών οπτικών ενισχυτών και λέιζερ είναι πολύ περίπλοκη και δυσκίνητη στην τεχνική επεξεργασία, με αποτέλεσμα μεγάλη απώλεια στη μετάδοση οπτικού σήματος και απώλεια εισαγωγής συσκευών, και το κόστος είναι πολύ υψηλό. Επομένως, θα πρέπει να προσπαθήσουμε να βελτιστοποιήσουμε τη δομή των ενσωματωμένων συσκευών και να βελτιώσουμε την ακρίβεια των συσκευών.

Στην τεχνολογία οπτικών επικοινωνιών, η τεχνολογία οπτικής ενίσχυσης είναι μια από τις υποστηρικτικές τεχνολογίες και η τεχνολογία οπτικών ενισχυτών ημιαγωγών αναπτύσσεται ραγδαία. Επί του παρόντος, η απόδοση των οπτικών ενισχυτών ημιαγωγών έχει βελτιωθεί σημαντικά, ειδικά στην ανάπτυξη οπτικών τεχνολογιών νέας γενιάς, όπως η πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος ή οι λειτουργίες οπτικής μεταγωγής. Με την ανάπτυξη της βιομηχανίας πληροφοριών, θα εισαχθεί η τεχνολογία οπτικής ενίσχυσης κατάλληλη για διαφορετικές ζώνες και διαφορετικές εφαρμογές και η ανάπτυξη και η έρευνα νέων τεχνολογιών αναπόφευκτα θα συμβάλουν στην ανάπτυξη και την ευημερία της τεχνολογίας οπτικών ενισχυτών ημιαγωγών.