Što jepoluvodičko optičko pojačalo
Poluvodički optički pojačavač je vrsta optičkog pojačavača koji koristi poluvodički medij za pojačanje. Slično je laserskoj diodi, u kojoj je zrcalo na donjem kraju zamijenjeno polureflektirajućim premazom. Signalna svjetlost se prenosi kroz poluvodički jednomodni valovod. Poprečna dimenzija valovoda je 1-2 mikrometra, a duljina mu je reda veličine 0,5-2 mm. Mod valovoda ima značajno preklapanje s aktivnim (pojačavajućim) područjem, koje se pumpa strujom. Ubrizgana struja generira određenu koncentraciju nosioca u vodljivom pojasu, omogućujući optički prijelaz vodljivog pojasa u valentni pojas. Vrhunsko pojačanje javlja se kada je energija fotona nešto veća od energije zabranjenog pojasa. SOA optički pojačavač obično se koristi u telekomunikacijskim sustavima u obliku pigtaila, s radnom valnom duljinom oko 1300 nm ili 1500 nm, pružajući približno 30 dB pojačanja.
TheSOA poluvodičko optičko pojačaloje PN spojni uređaj sa strukturom kvantne jame naprezanja. Vanjska direktna polarizacija obrće broj dielektričnih čestica. Nakon što vanjsko pobudno svjetlo uđe, generira se stimulirano zračenje, čime se postiže pojačanje optičkih signala. Sva tri gore navedena procesa prijenosa energije postoje uSOA optičko pojačaloPojačavanje optičkih signala temelji se na stimuliranoj emisiji. Procesi stimulirane apsorpcije i stimulirane emisije postoje istovremeno. Stimulirana apsorpcija svjetlosti pumpe može se iskoristiti za ubrzavanje oporavka nositelja, a istovremeno električna pumpa može poslati elektrone na visoku energetsku razinu (vodljivi pojas). Kada se spontano zračenje pojača, formirat će pojačani šum spontanog zračenja. SOA optičko pojačalo temelji se na poluvodičkim čipovima.
Poluvodički čipovi sastavljeni su od složenih poluvodiča, kao što su GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP i InP/InAlGaAs itd. To su ujedno i materijali za izradu poluvodičkih lasera. Dizajn valovoda SOA-e je isti ili sličan onome kod lasera. Razlika je u tome što laseri moraju formirati rezonantnu šupljinu oko pojačavajućeg medija kako bi generirali i održavali oscilaciju optičkog signala. Optički signal će se više puta pojačati u šupljini prije nego što se emitira. USOA pojačalo(ono što ovdje raspravljamo ograničeno je na pojačala putujućeg vala koja se koriste u većini primjena), svjetlost treba proći kroz medij pojačanja samo jednom, a povratna refleksija je minimalna. Struktura SOA pojačala sastoji se od tri područja: područja P, područja I (aktivni sloj ili čvor) i područja N. Aktivni sloj obično se sastoji od kvantnih bunara, što može poboljšati učinkovitost fotoelektrične pretvorbe i smanjiti prag struje.
Slika 1 Vlaknasti laser s integriranim SOA-om za generiranje optičkih impulsa
Primijenjeno na prijenos kanala
SOA se obično ne primjenjuju samo za pojačanje: mogu se koristiti i u području optičke komunikacije, primjenama temeljenim na nelinearnim procesima poput pojačanja zasićenja ili međufazne polarizacije, koje koriste promjenu koncentracije nosioca u SOA optičkom pojačalu za dobivanje različitih indeksa loma. Ti se učinci mogu primijeniti na prijenos kanala (konverzija valne duljine), konverziju formata modulacije, oporavak takta, regeneraciju signala i prepoznavanje uzoraka itd. u sustavima multipleksiranja s podjelom valnih duljina.
S napretkom tehnologije optoelektroničkih integriranih krugova i smanjenjem troškova proizvodnje, područja primjene SOA poluvodičkih optičkih pojačala kao osnovnih pojačala, funkcionalnih optičkih uređaja i komponenti podsustava nastavit će se širiti.
Vrijeme objave: 23. lipnja 2025.