Kako se poluvodičko optičko pojačalo postiže pojačanje?

KakoOptičko pojačalo poluvodičapostići pojačavanje?

Nakon pojave ere komunikacije optičkih vlakana velikog kapaciteta, tehnologija optičke pojačanja brzo se razvila.Optička pojačalaPojačajte ulazne optičke signale na temelju stimuliranog zračenja ili stimuliranog raspršivanja. Prema principu rada, optička pojačala mogu se podijeliti na optička pojačala poluvodiča (Soaipojačala optičkih vlakana. Među njima,Poluvodička optička pojačalaširoko se koriste u optičkoj komunikaciji zahvaljujući prednostima širokog pojasa, dobre integracije i raspona širokog valnog duljine. Sastoje se od aktivnih i pasivnih područja, a aktivna regija je regija dobitka. Kad svjetlosni signal prođe kroz aktivnu regiju, uzrokuje da elektroni gube energiju i vrate se u osnovno stanje u obliku fotona, koji imaju istu valnu duljinu kao i svjetlosni signal, pojačavajući tako svjetlosni signal. Optičko pojačalo poluvodiča pretvara nosač poluvodiča u obrnutu česticu pogonskom strujom, pojačava amplitudu ubrizganog sjemenskog svjetla i održava osnovne fizičke karakteristike ubrizganog sjemenskog svjetla, poput polarizacije, širine linije i frekvencije. S povećanjem radne struje, izlazna optička snaga također se povećava u određenom funkcionalnom odnosu.

Ali taj rast nije bez ograničenja, jer optička pojačala poluvodiča imaju pojavu zasićenja dobitka. Fenomen pokazuje da kada je ulazna optička snaga konstantna, pojačanje se povećava s povećanjem koncentracije nosača ubrizgavanja, ali kada je koncentracija ubrizgavanja prevelika, dobitak će se zasititi ili čak smanjiti. Kad je koncentracija ubrizganog nosača konstantna, izlazna snaga se povećava s povećanjem ulazne snage, ali kada je ulazna optička snaga prevelika, stopa potrošnje nosača uzrokovana pobuđenim zračenjem je prevelika, što rezultira zasićenjem ili padom pojačanja. Razlog fenomena zasićenja pojačanja je interakcija elektrona i fotona u materijalu aktivne regije. Bilo da se fotoni generiraju u dobitci ili vanjskim fotonima, brzina kojom stimulirano zračenje troši nosače povezana je sa brzinom kojom se nosači u vremenu nadopunjuju na odgovarajuću razinu energije. Pored stimuliranog zračenja, stopa nosača koji troše drugi čimbenici također se mijenja, što negativno utječe na zasićenost dobitka.

Budući da je najvažnija funkcija optičkih pojačala poluvodiča linearna pojačanja, uglavnom za postizanje pojačanja, može se koristiti kao pojačala snage, pojačala linije i predpojačala u komunikacijskim sustavima. Na kraju prijenosa, optičko pojačalo poluvodiča koristi se kao pojačalo napajanja za poboljšanje izlazne snage na kraju prijenosa sustava, što može uvelike povećati udaljenost releja debla sustava. U prijenosnom liniji, optičko pojačalo poluvodiča može se koristiti kao linearni relejni pojačalo, tako da se udaljenost regenerativnog releja prijenosa može ponovno proširiti skokovima i granicama. Na kraju primanja, optičko pojačalo poluvodiča može se koristiti kao predpojačalo, koje može uvelike poboljšati osjetljivost prijemnika. Karakteristike zasićenja pojačanja poluvodičkih optičkih pojačala uzrokovat će da se dobitak po bit povezuje s prethodnim sekvencom bita. Učinak uzorka između malih kanala također se može nazvati učinom unakrsne modulacije. Ova tehnika koristi statistički prosjek učinka modulacije unakrsne pojave između više kanala i uvodi kontinuirani val srednjeg intenziteta u procesu za održavanje grede, čime je komprimirala ukupni dobitak pojačala. Tada se smanjuje učinak modulacije unakrsnih pojasa između kanala.

Poluvodička optička pojačala imaju jednostavnu strukturu, jednostavnu integraciju i mogu pojačati optičke signale različitih valnih duljina, a široko se koriste u integraciji različitih vrsta lasera. Trenutno, tehnologija laserske integracije koja se temelji na optičkim pojačalima poluvodiča i dalje sazrijeva, ali napore još uvijek treba uložiti u sljedeća tri aspekta. Jedan je smanjiti gubitak spajanja s optičkim vlaknima. Glavni problem optičkog pojačala poluvodiča je taj što je gubitak spajanja s vlaknima velik. Da bi se poboljšala učinkovitost spajanja, u sustav spajanja može se dodati leća kako bi se smanjio gubitak refleksije, poboljšao simetriju snopa i postigao povezivanje visoke učinkovitosti. Drugi je smanjiti osjetljivost polarizacije optičkih pojačala poluvodiča. Karakteristika polarizacije uglavnom se odnosi na osjetljivost na polarizaciju incidentne svjetlosti. Ako se poluvodičko optičko pojačalo nije posebno obrađeno, učinkovita propusnost pojačanja bit će smanjena. Kvantna struktura bušotine može učinkovito poboljšati stabilnost optičkih pojačala poluvodiča. Moguće je proučiti jednostavnu i superiornu kvantnu strukturu bušotine kako bi se smanjila osjetljivost polarizacije optičkih pojačala poluvodiča. Treća je optimizacija integriranog postupka. Trenutno je integracija optičkih pojačala i lasera poluvodiča previše komplicirana i nezgrapna u tehničkoj obradi, što rezultira velikim gubitkom u optičkom prijenosu signala i gubitku umetanja uređaja, a trošak je previsok. Stoga bismo trebali pokušati optimizirati strukturu integriranih uređaja i poboljšati preciznost uređaja.

U tehnologiji optičke komunikacije, tehnologija optičkog pojačanja jedna je od potpornih tehnologija, a tehnologija optičkog pojačala poluvodiča brzo se razvija. Trenutno je performanse optičkih pojačala poluvodiča uvelike poboljšane, posebno u razvoju optičkih tehnologija nove generacije, poput multipleksiranja podjele valne duljine ili načina optičkog prebacivanja. S razvojem informacijske industrije, uvedena je tehnologija optičke pojačanja prikladna za različite pojaseve i različite aplikacije, a razvoj i istraživanje novih tehnologija neizbježno će učiniti da se tehnologija poluvodiča optičkog pojačala i dalje razvija i napreduje.