Οπτικός ενισχυτήςΣειρά: Εισαγωγή στον ημιαγωγικό οπτικό ενισχυτή
Ημιαγωγικός οπτικός ενισχυτής(SOA) είναι ένας οπτικός ενισχυτής που βασίζεται σε μέσο κέρδους ημιαγωγών. Είναι ουσιαστικά σαν ένας σωλήνας λέιζερ ημιαγωγών συζευγμένος με ίνες, με το κάτοπτρο στο άκρο να έχει αντικατασταθεί από μια αντιανακλαστική μεμβράνη. Οι κεκλιμένοι κυματοδηγοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την περαιτέρω μείωση της ανακλαστικότητας στο άκρο. Το φως σήματος συνήθως μεταδίδεται μέσω ενός μονοτροπικού κυματοδηγού ημιαγωγών, με πλευρική διάσταση 1-2 μm και μήκος περίπου 0,5-2 mm. Η λειτουργία κυματοδηγού επικαλύπτεται σημαντικά με την ενεργή περιοχή (ενίσχυση), η οποία αντλείται από το ρεύμα. Η έγχυση ρεύματος παράγει μια ορισμένη πυκνότητα φορέα στη ζώνη αγωγιμότητας, επιτρέποντας οπτικές μεταβάσεις από τη ζώνη αγωγιμότητας στη ζώνη σθένους. Το μέγιστο κέρδος εμφανίζεται σε ενέργειες φωτονίων ελαφρώς πάνω από την ενέργεια ενεργειακού χάσματος.
Αρχή λειτουργίας του οπτικού ενισχυτή ημιαγωγών
Ημιαγωγικοί οπτικοί ενισχυτές (SOA) ενισχύουν τα σήματα προσπίπτοντος φωτός μέσω διεγερμένης εκπομπής και ο μηχανισμός τους είναι ο ίδιος με αυτόν των λέιζερ ημιαγωγών.Οπτικός ενισχυτής SOAείναι απλώς ένα ημιαγωγικό λέιζερ χωρίς ανάδραση και ο πυρήνας του είναι να επιτυγχάνει οπτικό κέρδος αντιστρέφοντας τον αριθμό των σωματιδίων όταν ο ημιαγωγικός οπτικός ενισχυτής αντλείται οπτικά ή ηλεκτρικά.
ΤύποιSOA Ημιαγωγός οπτικός ενισχυτής
Σύμφωνα με τον ρόλο που διαδραματίζει το SOA στα συστήματα πελατών, μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις κατηγορίες: σειριακό, ενισχυτικό, switching SOA και προενισχυτή.
1. Άμεση εισαγωγή: υψηλότερο κέρδος, μέτριο Psat· Χαμηλότερο NF και χαμηλότερο PDG, που συνήθως σχετίζονται με SOA ανεξάρτητο από την πόλωση·
2. Ενισχυτής: Υψηλότερος Psat, χαμηλότερο κέρδος, συνήθως ανάλογα με την πόλωση.
3. Διακόπτης: υψηλότερος λόγος εξαφάνισης και ταχύτερος χρόνος ανόδου/καθόδου.
4. Προενισχυτής: κατάλληλος για μεγαλύτερες αποστάσεις μετάδοσης, χαμηλότερο NF και υψηλότερο κέρδος.
Πλεονεκτήματα του οπτικού ενισχυτή ημιαγωγών SOA
Το οπτικό κέρδος που παρέχεται από το SOA εντός του εύρους ζώνης είναι σχετικά ανεξάρτητο από το μήκος κύματος του προσπίπτοντος οπτικού σήματος.
Εγχύστε ρεύμα ως ενισχυμένο σήμα άντλησης, αντί για οπτική άντληση.
Λόγω του συμπαγούς μεγέθους του, το SOA μπορεί να ενσωματωθεί με πολλαπλές φωτονικές συσκευές κυματοδηγού σε ένα μόνο επίπεδο υπόστρωμα.
4. Χρησιμοποιούν την ίδια τεχνολογία με τα διοδικά λέιζερ.
Το SOA μπορεί να λειτουργήσει στις φασματικές ζώνες επικοινωνίας των 1300 nm και 1550 nm, με ευρύτερο εύρος ζώνης (έως 100 nm).
6. Μπορούν να διαμορφωθούν και να ενσωματωθούν ώστε να χρησιμεύουν ως προενισχυτές στο άκρο του οπτικού δέκτη.
Το SOA μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως απλή λογική πύλη σε οπτικά δίκτυα WDM.
Περιορισμοί του ημιαγωγού οπτικού ενισχυτή SOA
Η SOA μπορεί να παρέχει οπτική ισχύ εξόδου έως και δεκάδες milliwatt (mW), η οποία συνήθως επαρκεί για λειτουργία ενός καναλιού σε συνδέσεις επικοινωνίας οπτικών ινών. Ωστόσο, τα συστήματα WDM ενδέχεται να απαιτούν έως και αρκετά mW ισχύος ανά κανάλι.
2. Λόγω της σύζευξης οπτικών ινών εισόδου προς και από τα ολοκληρωμένα τσιπ SOA, η οποία συχνά προκαλεί απώλεια σήματος, το SOA πρέπει να παρέχει πρόσθετο οπτικό κέρδος για να ελαχιστοποιήσει τον αντίκτυπο αυτής της απώλειας στις πτυχές εισόδου/εξόδου της ενεργής περιοχής.
Το SOA είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στην πόλωση των οπτικών σημάτων εισόδου.
4. Παράγουν υψηλότερα επίπεδα θορύβου σε ενεργά μέσα από τους ενισχυτές οπτικών ινών.
Εάν πολλά οπτικά κανάλια ενισχύονται όπως απαιτείται σε εφαρμογές WDM, το SOA θα προκαλέσει σοβαρή αλληλοπαρεμβολή.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Φεβρουαρίου 2025