Optische Verstärkerserie: Einführung in den optischen Verstärker des Halbleiters

Optischer VerstärkerSerie: Einführung in den optischen Verstärker des Halbleiters

Optischer Halbleiterverstärker(SOA) ist ein optischer Verstärker, der auf Halbleiterverstärkungsmedien basiert. Es ist im Wesentlichen wie ein mit Faser gekoppelter Halbleiterlaserrohr, wobei der Endspiegel durch einen anti -reflektierenden Film ersetzt wird. Tilted -Wellenleiter können verwendet werden, um das Endreflexionsvermögen weiter zu reduzieren. Signallicht wird normalerweise durch einen Halbleiter-Einzelmodus-Wellenleiter mit einer lateralen Dimension von 1-2 μm und einer Länge von ungefähr 0,5-2 mm übertragen. Der Wellenleitermodus überschneidet sich signifikant mit dem aktiven (Amplifikations-) Bereich, der durch Strom gepumpt wird. Das Injektionsstrom erzeugt eine bestimmte Trägerdichte im Leitungsband, sodass optische Übergänge vom Leitungsband zum Valenzband übergeht. Die maximale Verstärkung tritt bei Photonenenergien leicht über der Bandgap -Energie auf.

Arbeitsprinzip des optischen Halbleiterverstärkers
Optische Halbleiterverstärker (Soa) Verstärken Sie einfallende Lichtsignale durch stimulierte Emission, und ihr Mechanismus entspricht dem von Halbleiterlasern.SOA optischer Verstärkerist nur ein Halbleiterlaser ohne Rückkopplung, und sein Kern besteht darin, die optische Verstärkung zu erzielen, indem die Anzahl der Partikel umgekehrt wird, wenn der optische Halbleiter optisch oder elektrisch gepumpt wird.
Arten vonSOA Semiconductor optischer Verstärker
Nach der Rolle von SOA in Kundensystemen können sie in vier Kategorien unterteilt werden: seriell, verheer, SOA und Vorverstärker.
1. Direkteinfüge: höhere Gewinn, moderates PSAT; Niedrigere NF und niedrigere PDG, die normalerweise mit polarisationsunabhängiger SOA · assoziiert sind
2. Enhancer: höhere PSAT, niedrigere Verstärkung, normalerweise abhängig von der Polarisation;
3. Switch: höheres Aussterbenverhältnis und schnellerer Anstieg/Fallzeit;
4. Vorverstärker: Geeignet für längere Übertragungsabstände, niedrigere NF und höhere Verstärkung.
Vorteile des SOA Semiconductor optischen Verstärkers
Der optische Gewinn, der von SOA innerhalb der Bandbreite erzielt wird, ist relativ unabhängig von der Wellenlänge des einfallenden optischen Signals.
Strömung als amplifiziertes Pumpensignal anstatt optisches Pumpen einlegen.
Aufgrund seiner kompakten Größe kann SOA in einen einzelnen planaren Substrat in mehrfache photonische Wellenleiter -Vorrichtungen integriert werden.
4. Sie verwenden dieselbe Technologie wie Diodenlaser.
SOA kann in den Kommunikationsspektralbändern von 1300 nm und 1550 nm mit einer breiteren Bandbreite (bis zu 100 nm) arbeiten.
6. Sie können konfiguriert und integriert werden, um am optischen Empfänger Ende als Vorverstärker zu dienen.
SOA kann als einfaches Logik -Tor in WDM -optischen Netzwerken verwendet werden.

Einschränkungen des SOA -Halbleiterverstärkers
SOA kann eine optische Leistung von bis zu zehn Milliwatt (MW) liefern, was typischerweise für den Betrieb mit einem Kanal in Glasfaserkommunikationsverbindungen ausreicht. WDM -Systeme benötigen jedoch möglicherweise bis zu mehreren MW Strom pro Kanal.
2. Aufgrund der Kopplung von optischen Eingangsfasern in und von SOA -integrierten Chips, die häufig einen Signalverlust verursachen, muss SOA zusätzliche optische Verstärkung erzielen, um die Auswirkungen dieses Verlusts auf die Eingangs-/Ausgangsaspekte des aktiven Bereichs zu minimieren.
SOA ist sehr empfindlich gegenüber der Polarisation von optischen Eingangssignalen.
4. Sie erzeugen in aktiven Medien höhere Rauschpegel als Faserverstärker.
Wenn mehrere optische Kanäle nach Bedarf in WDM -Anwendungen verstärkt werden, verursacht SOA ein schwerwiegendes Übersprechen.