Sèrie d'amplificadors òptics: Introducció a l'amplificador òptic de semiconductors

amplificador òpticsèrie: Introducció a l'amplificador òptic de semiconductors

Amplificador òptic semiconductor(SOA) és un amplificador òptic basat en un medi de guany semiconductor. És essencialment com un tub làser semiconductor acoblat a fibra, amb el mirall final substituït per una pel·lícula antireflectant; Es poden utilitzar guies d'ona inclinades per reduir encara més la reflectivitat final. La llum de senyal es transmet normalment a través d'una guia d'ona monomodal semiconductora, amb una dimensió lateral d'1-2 μm i una longitud d'aproximadament 0,5-2 mm. El mode de la guia d'ona se superposa significativament amb la regió activa (amplificació), que és bombada pel corrent. La injecció de corrent genera una certa densitat de portadors a la banda de conducció, permetent transicions òptiques de la banda de conducció a la banda de valència. El guany màxim es produeix a energies de fotons lleugerament per sobre de l'energia de banda prohibida.

Principi de funcionament de l'amplificador òptic de semiconductors
Amplificadors òptics de semiconductors (SOA) amplifiquen els senyals de llum incident mitjançant emissió estimulada, i el seu mecanisme és el mateix que el dels làsers semiconductors.Amplificador òptic SOAés només un làser semiconductor sense retroalimentació, i el seu nucli és obtenir guany òptic invertint el nombre de partícules quan l'amplificador òptic semiconductor es bomba òpticament o elèctricament.
Tipus deAmplificador òptic de semiconductors SOA
Segons el paper que juga la SOA en els sistemes dels clients, es poden dividir en quatre categories: sèrie, amplificador, SOA de commutació i preamplificador.
1. Inserció directa: guany més alt, Psat moderat; NF més baix i PDG més baix, generalment associat amb SOA independent de la polarització.
2. Potenciador: Psat més alt, guany més baix, normalment depèn de la polarització;
3. Interruptor: major ràtio d'extinció i temps de pujada/baixada més ràpid;
4. Preamplificador: adequat per a distàncies de transmissió més llargues, menor NF i major guany.
Avantatges de l'amplificador òptic de semiconductors SOA
El guany òptic proporcionat per SOA dins de l'amplada de banda és relativament independent de la longitud d'ona del senyal òptic incident.
Injectar corrent com a senyal de bombament amplificat, en lloc de bombament òptic.
A causa de la seva mida compacta, SOA es pot integrar amb múltiples dispositius fotònics de guia d'ones en un únic substrat planar.
4. Utilitzen la mateixa tecnologia que els làsers de díode.
SOA pot operar en les bandes espectrals de comunicació de 1300 nm i 1550 nm, amb un ample de banda més ampli (fins a 100 nm).
6. Es poden configurar i integrar per servir com a preamplificadors a l'extrem del receptor òptic.
SOA es pot utilitzar com una porta lògica simple en xarxes òptiques WDM.

Limitacions de l'amplificador òptic de semiconductors SOA
SOA pot proporcionar una potència òptica de sortida de fins a desenes de mil·liwatts (mW), que normalment és suficient per al funcionament d'un sol canal en enllaços de comunicació de fibra òptica. Tanmateix, els sistemes WDM poden requerir fins a diversos mW de potència per canal.
2. A causa de l'acoblament de fibres òptiques d'entrada dins i fora dels xips integrats SOA que sovint causa pèrdua de senyal, SOA ha de proporcionar un guany òptic addicional per minimitzar l'impacte d'aquesta pèrdua en els aspectes d'entrada/sortida de la regió activa.
SOA és altament sensible a la polarització dels senyals òptics d'entrada.
4. Generen nivells de soroll més alts en medis actius que els amplificadors de fibra.
Si s'amplifiquen múltiples canals òptics segons calgui en aplicacions WDM, SOA causarà una diafonia severa.