Kuinka puolijohdeoptinen vahvistin saavuttaa monistumisen?

Mitenpuolijohdeoptinen vahvistinsaavuttaa vahvistus?

Suuren kapasiteetin optisen kuituviestinnän aikakauden jälkeen optinen monistustekniikka on kehittynyt nopeasti.Optiset vahvistimetVahvista syöttöoptisia signaaleja stimuloidun säteilyn tai stimuloidun sironnan perusteella. Työperiaatteen mukaan optiset vahvistimet voidaan jakaa puolijohdeoptisiin vahvistimiin (SOA) jaoptiset kuituvahvistimet. Heidän joukossaan,puolijohdeoptiset vahvistimetkäytetään laajasti optisessa viestinnässä laajan vahvistuskaistan, hyvän integroinnin ja laajan aallonpituusalueen etujen perusteella. Ne koostuvat aktiivisista ja passiivisista alueista, ja aktiivinen alue on voittoalue. Kun valonsignaali kulkee aktiivisen alueen läpi, se aiheuttaa elektronien menettämisen energian ja palautuvan maatilaan fotonien muodossa, joilla on sama aallonpituus kuin valolasignaalilla, mikä vahvistaa valonsignaalin. Puolijohdeoptinen vahvistin muuntaa puolijohdekantajan käänteiseen hiukkaseksi ajovirran avulla, vahvistaa injektoidun siemenvalon amplitudin ja ylläpitää injektoidun siemenvalon, kuten polarisaation, viivan leveyden ja taajuuden, fysikaalisia ominaisuuksia. Työvirran lisääntyessä lähtöoptinen teho kasvaa myös tietyssä funktionaalisessa suhteessa.

Mutta tämä kasvu ei ole ilman rajoja, koska puolijohdeoptisilla vahvistimilla on vahvistuksen kylläisyysilmiö. Ilmiö osoittaa, että kun syöttöoptinen voima on vakio, lisäys kasvaa injektoidun kantajapitoisuuden lisääntyessä, mutta kun injektoitu kantajapitoisuus on liian suuri, vahvistus kyllästyy tai jopa vähenee. Kun injektoidun kantajan pitoisuus on vakio, lähtöteho kasvaa syöttötehon lisääntyessä, mutta kun syöttöoptinen teho on liian suuri, kiinnitetyn säteilyn aiheuttama kantajakulutusnopeus on liian suuri, mikä johtaa kyllästymiseen tai laskuun. Syynä vahvistuksen kyllästymisilmiöön on elektronien ja fotonien vuorovaikutus aktiivisen alueen materiaalissa. Olipa vahvistusväliaineessa tuotetut fotonit vai ulkoiset fotoneja, stimuloitu säteily kuluttaa kantajia liittyy nopeuteen, jolla operaattorit täydentävät vastaavaan energiatasoon ajassa. Stimuloidun säteilyn lisäksi myös muiden tekijöiden kuluttama kantoaaltoaste muuttuu, mikä vaikuttaa haitallisesti vahvistuksen kylläisyyteen.

Koska puolijohdeoptisten vahvistimien tärkein tehtävä on lineaarinen monistus, lähinnä monistumisen saavuttamiseksi, sitä voidaan käyttää virtavahvistimina, linjavahvistimina ja esivahvistimina viestintäjärjestelmissä. Lähetyspäässä puolijohdeoptista vahvistinta käytetään tehovahvistimena, joka parantaa lähtötehoa järjestelmän lähetyspäässä, mikä voi lisätä huomattavasti järjestelmän rungon releetäisyyttä. Lähetyslinjassa puolijohdeoptista vahvistinta voidaan käyttää lineaarisena relevahvistimena, jotta läpäisyn regeneratiivista releetäisyyttä voidaan laajentaa jälleen harppauksilla. Vastaanottavassa päässä puolijohdeoptista vahvistinta voidaan käyttää esivahvistimena, joka voi parantaa huomattavasti vastaanottimen herkkyyttä. Puolijohdeoptisten vahvistimien vahvistuskylläsysominaisuudet aiheuttavat vahvistuksen bittiä kohti liittyvän edelliseen bittisekvenssiin. Pienten kanavien välistä kuviovaikutusta voidaan kutsua myös ristin modulaatiovaikutukseksi. Tässä tekniikassa käytetään ristikon modulaatiovaikutuksen tilastollista keskiarvoa useiden kanavien välillä ja tuo prosessissa keskipitkän voimakkuuden jatkuvan aallon säteen ylläpitämiseksi, purista siten vahvistimen kokonaisvahvistuksen. Silloin ristintuotteiden modulaatiovaikutus kanavien välillä vähenee.

Puolijohdeoptisilla vahvistimilla on yksinkertainen rakenne, helppo integrointi, ja ne voivat vahvistaa eri aallonpituuksien optisia signaaleja, ja niitä käytetään laajasti erityyppisten laserien integroinnissa. Puolijohdeoptisiin vahvistimiin perustuva laser -integraatioteknologia kypsyy edelleen, mutta seuraavissa kolmessa näkökohdassa on vielä tehtävä ponnisteluja. Yksi on vähentää kytkentähäviötä optisen kuidun kanssa. Puolijohdeoptisen vahvistimen pääongelma on, että kytkentähäviö kuidun kanssa on suuri. Kytkentätehokkuuden parantamiseksi linssi voidaan lisätä kytkentäjärjestelmään heijastushäviön minimoimiseksi, säteen symmetrian parantamiseksi ja korkean hyötysuhteen kytkemisen saavuttamiseksi. Toinen on puolijohdeoptisten vahvistimien polarisaatioherkkyyden vähentäminen. Polarisaatioominaisuus viittaa pääasiassa tapahtuvan valon polarisaatioherkkyyteen. Jos puolijohdeoptista vahvistinta ei ole erityisesti käsitelty, vahvistuksen tehokas kaistanleveys vähenee. Quantum Well -rakenne voi tehokkaasti parantaa puolijohdeoptisten vahvistimien stabiilisuutta. Puolijohdeoptisten vahvistimien polarisaatioherkkyyden vähentämiseksi on mahdollista tutkia yksinkertaista ja parempaa kvanttikaivorakennetta. Kolmas on integroidun prosessin optimointi. Puolijohdeoptisten vahvistimien ja laserien integrointi on tällä hetkellä liian monimutkainen ja hankala teknisessä prosessoinnissa, mikä johtaa optisen signaalin siirron ja laitteen asettamisen menetyksen suureen menetykseen ja kustannukset ovat liian korkeat. Siksi meidän on yritettävä optimoida integroitujen laitteiden rakenne ja parantaa laitteiden tarkkuutta.

Optisessa viestintätekniikassa optinen vahvistustekniikka on yksi tukitekniikoista, ja puolijohdeoptisen vahvistintekniikka kehittyy nopeasti. Puolijohdeoptisten vahvistimien suorituskykyä on tällä hetkellä parantunut huomattavasti, etenkin uuden sukupolven optisten tekniikoiden, kuten aallonpituuden jakautumisen multipleksointi- tai optisten kytkentätilojen, kehittämisessä. Tietoteollisuuden kehityksen myötä otetaan käyttöön optinen monistustekniikka, joka sopii eri kaistoille ja erilaisille sovelluksille, ja uuden tekniikan kehittäminen ja tutkimus saa väistämättä puolijohdeoptisen vahvistintekniikan edelleen kehittämisen ja menestymisen.