Optisten vahvistimien sarja: Johdatus puolijohdeoptiseen vahvistimeen

Optinen vahvistinsarja: Johdatus puolijohdeoptiseen vahvistimeen

Puolijohdeoptinen vahvistin(SOA) on puolijohdevahvistusmateriaaliin perustuva optinen vahvistin. Se on pohjimmiltaan kuin kuitukytketty puolijohdelaserputki, jonka päätypeili on korvattu heijastamattomalla kalvolla; Kallistettuja aaltojohtimia voidaan käyttää päätyheijastavuuden vähentämiseksi entisestään. Signaalivalo lähetetään yleensä puolijohteisen yksimuotoisen aaltojohteen läpi, jonka sivuttaismitta on 1-2 μm ja pituus noin 0,5-2 mm. Aaltojohdemoodi on merkittävästi päällekkäinen aktiivisen (vahvistus)alueen kanssa, jota virta pumppaa. Virran injektointi tuottaa tietyn kantoaaltotiheyden johtavuuskaistalla, mikä mahdollistaa optiset siirtymät johtavuuskaistalta valenssikaistalle. Suurin vahvistus tapahtuu fotonienergioilla, jotka ovat hieman energia-aukon energiaa suurempia.

Puolijohdeoptisen vahvistimen toimintaperiaate
Puolijohdeoptiset vahvistimet (Palveluntarjoaja) vahvistavat tulevia valosignaaleja stimuloidun emission avulla, ja niiden mekanismi on sama kuin puolijohdelasereilla.SOA-optinen vahvistinon vain puolijohdelaser ilman takaisinkytkentää, ja sen ydin on saada optinen vahvistus kääntämällä hiukkasten lukumäärä, kun puolijohdeoptinen vahvistin pumpataan optisesti tai sähköisesti.
TyypitSOA-puolijohdeoptinen vahvistin
SOA:n roolin mukaan asiakasjärjestelmissä ne voidaan jakaa neljään luokkaan: sarja-, tehoste-, kytkentä-SOA ja esivahvistin.
1. Suora insertio: suurempi vahvistus, kohtalainen Psat; matalampi NF ja matalampi PDG, yleensä yhdistettynä polarisaatiosta riippumattomaan SOA:han.
2. Vahvistin: Korkeampi Psat, pienempi vahvistus, yleensä riippuvainen polarisaatiosta;
3. Kytkin: korkeampi sammutussuhde ja nopeampi nousu-/laskuaika;
4. Esivahvistin: sopii pidemmille siirtoetäisyyksille, pienemmälle NF:lle ja suuremmalle vahvistukselle.
SOA Semiconductor -optisen vahvistimen edut
SOA:n kaistanleveyden sisällä tarjoama optinen vahvistus on suhteellisen riippumaton tulevan optisen signaalin aallonpituudesta.
Syötä virta vahvistettuna pumppaussignaalina optisen pumppauksen sijaan.
Kompaktin kokonsa ansiosta SOA voidaan integroida useisiin aaltojohtoisiin fotonisiin laitteisiin yhdelle tasomaiselle alustalle.
4. Ne käyttävät samaa tekniikkaa kuin diodilaserit.
SOA voi toimia 1300 nm:n ja 1550 nm:n tietoliikennespektrikaistoilla, ja sen kaistanleveys on laajempi (jopa 100 nm).
6. Ne voidaan konfiguroida ja integroida toimimaan esivahvistimina optisen vastaanottimen päässä.
SOA:ta voidaan käyttää yksinkertaisena logiikkaporttina WDM-optisissa verkoissa.

SOA-puolijohdeoptisen vahvistimen rajoitukset
SOA voi tarjota jopa kymmenien milliwattien (mW) optisen lähtötehon, mikä on tyypillisesti riittävä yksikanavaiseen toimintaan valokuituyhteyksissä. WDM-järjestelmät saattavat kuitenkin vaatia jopa useita megawatteja tehoa kanavaa kohden.
2. Koska SOA-integroitujen sirujen sisään- ja ulostulosignaalien kytkeminen optisiin tulokuituihin aiheuttaa usein signaalihäviötä, SOA:n on tarjottava lisää optista vahvistusta tämän häviön vaikutuksen minimoimiseksi aktiivisen alueen tulo-/lähtöaspekteihin.
SOA on erittäin herkkä tulosignaalien polarisaatiolle.
4. Ne tuottavat aktiivimediassa korkeampaa kohinaa kuin kuituvahvistimet.
Jos WDM-sovelluksissa vahvistetaan useita optisia kanavia tarpeen mukaan, SOA aiheuttaa voimakasta ylikuulumista.