Què és un amplificador òptic de semiconductors?

Què és un/aamplificador òptic de semiconductors

Un amplificador òptic semiconductor és un tipus d'amplificador òptic que utilitza un medi de guany semiconductor. És similar a un díode làser, en què el mirall de l'extrem inferior es substitueix per un recobriment semireflectant. La llum del senyal es transmet a través d'una guia d'ones monomodal semiconductora. La dimensió transversal de la guia d'ones és d'1-2 micròmetres i la seva longitud és de l'ordre de 0,5-2 mm. El mode de la guia d'ones té una superposició significativa amb la regió activa (amplificació), que és bombada pel corrent. El corrent injectat genera una certa concentració de portadors a la banda de conducció, permetent la transició òptica de la banda de conducció a la banda de valència. El guany màxim es produeix quan l'energia del fotó és lleugerament superior a l'energia de la banda prohibida. L'amplificador òptic SOA s'utilitza normalment en sistemes de telecomunicacions en forma de pigtails, amb una longitud d'ona de funcionament al voltant de 1300 nm o 1500 nm, proporcionant aproximadament 30 dB de guany.

ElAmplificador òptic de semiconductors SOAés un dispositiu d'unió PN amb una estructura de pou quàntic de deformació. La polarització directa externa inverteix el nombre de partícules dielèctriques. Després que entri la llum d'excitació externa, es genera radiació estimulada, aconseguint l'amplificació dels senyals òptics. Tots tres processos de transferència d'energia anteriors existeixen enAmplificador òptic SOAL'amplificació de senyals òptics es basa en l'emissió estimulada. Els processos d'absorció estimulada i d'emissió estimulada existeixen simultàniament. L'absorció estimulada de la llum de la bomba es pot utilitzar per accelerar la recuperació dels portadors i, alhora, la bomba elèctrica pot enviar electrons a un nivell d'energia alt (banda de conducció). Quan s'amplifica la radiació espontània, es formarà soroll de radiació espontània amplificat. L'amplificador òptic SOA es basa en xips semiconductors.

Els xips semiconductors estan compostos de semiconductors, com ara GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP i InP/InAlGaAs, etc. Aquests també són els materials per fabricar làsers semiconductors. El disseny de la guia d'ones de SOA és el mateix o similar al dels làsers. La diferència rau en què els làsers han de formar una cavitat ressonant al voltant del medi de guany per generar i mantenir l'oscil·lació del senyal òptic. El senyal òptic s'amplificarà diverses vegades a la cavitat abans de ser emès. EnAmplificador SOA(el que estem comentant aquí es limita als amplificadors d'ona viatgera utilitzats en la majoria d'aplicacions), la llum només necessita passar pel medi de guany una vegada i la reflexió cap enrere és mínima. L'estructura de l'amplificador SOA consta de tres àrees: Àrea P, Àrea I (capa o node actiu) i Àrea N. La capa activa sol estar composta de pous quàntics, que poden millorar l'eficiència de conversió fotoelèctrica i reduir el corrent llindar.

Figura 1 Làser de fibra amb SOA integrat per generar polsos òptics

Aplicat a la transferència de canals

Els SOA no només s'apliquen a l'amplificació: també es poden utilitzar en el camp de la comunicació per fibra òptica, aplicacions basades en processos no lineals com el guany de saturació o la polarització de fase creuada, que utilitzen la variació de la concentració de portadora en un amplificador òptic SOA per obtenir índexs de refracció variables. Aquests efectes es poden aplicar a la transferència de canals (conversió de longitud d'ona), la conversió de format de modulació, la recuperació de rellotge, la regeneració de senyals i el reconeixement de patrons, etc. en sistemes de multiplexació per divisió de longitud d'ona.

Amb l'avanç de la tecnologia de circuits integrats optoelectrònics i la reducció dels costos de fabricació, els camps d'aplicació de l'amplificador òptic semiconductor SOA com a amplificadors bàsics, dispositius òptics funcionals i components de subsistemes continuaran expandint-se.