Како полупроводнички оптички појачавач постиже појачање?

Какополупроводнички оптички појачавачпостићи појачање?

Након појаве ере комуникације оптичким влакнима великог капацитета, технологија оптичког појачавања се брзо развијала.Оптички појачавачипојачавају улазне оптичке сигнале на основу стимулисаног зрачења или стимулисаног расејања. Према принципу рада, оптички појачавачи се могу поделити на полупроводничке оптичке појачаваче (Сертификована оријентација (SOA)) иоптички појачавачиМеђу њима,полупроводнички оптички појачавачиШироко се користе у оптичкој комуникацији због предности широког опсега појачања, добре интеграције и широког опсега таласних дужина. Састоје се од активних и пасивних региона, а активни регион је регион појачања. Када светлосни сигнал прође кроз активни регион, то узрокује да електрони изгубе енергију и врате се у основно стање у облику фотона, који имају исту таласну дужину као и светлосни сигнал, чиме се појачава светлосни сигнал. Полупроводнички оптички појачавач претвара полупроводнички носач у обрнуту честицу помоћу погонске струје, појачава амплитуду убризгане светлосне семенке и одржава основне физичке карактеристике убризгане светлосне семенке као што су поларизација, ширина линије и фреквенција. Са повећањем радне струје, излазна оптичка снага се такође повећава у одређеном функционалном односу.

Али овај раст није без ограничења, јер полупроводнички оптички појачавачи имају феномен засићења појачања. Феномен показује да када је улазна оптичка снага константна, појачање се повећава са повећањем концентрације убризганих носилаца, али када је концентрација убризганих носилаца превелика, појачање ће се заситити или чак смањити. Када је концентрација убризганих носилаца константна, излазна снага се повећава са повећањем улазне снаге, али када је улазна оптичка снага превелика, брзина потрошње носилаца изазвана побуђеним зрачењем је превелика, што доводи до засићења или смањења појачања. Разлог за феномен засићења појачања је интеракција између електрона и фотона у материјалу активног подручја. Без обзира да ли су то фотони генерисани у медијуму појачања или спољашњи фотони, брзина којом стимулисано зрачење троши носиоце повезана је са брзином којом се носиоци временом обнављају до одговарајућег енергетског нивоа. Поред стимулисаног зрачења, мења се и брзина потрошње носилаца под утицајем других фактора, што негативно утиче на засићење појачања.

Пошто је најважнија функција полупроводничких оптичких појачавача линеарно појачавање, углавном за постизање појачања, могу се користити као појачавачи снаге, линијски појачавачи и претпојачавачи у комуникационим системима. На предајном крају, полупроводнички оптички појачавач се користи као појачавач снаге за побољшање излазне снаге на предајном крају система, што може значајно повећати релејно растојање системског магистралног канала. У далеководу, полупроводнички оптички појачавач може се користити као линеарно релејно појачавач, тако да се регенеративно релејно растојање преноса може поново значајно продужити. На пријемном крају, полупроводнички оптички појачавач може се користити као претпојачавач, што може значајно побољшати осетљивост пријемника. Карактеристике засићења појачања полупроводничких оптичких појачавача ће узроковати да појачање по биту буде повезано са претходном секвенцом битова. Ефекат шаблона између малих канала може се назвати и ефектом модулације унакрсног појачања. Ова техника користи статистички просек ефекта модулације унакрсног појачања између више канала и уводи континуирани талас средњег интензитета у процес да би одржала сноп, чиме се компресује укупно појачање појачавача. Затим се смањује ефекат модулације унакрсног појачања између канала.

Полупроводнички оптички појачавачи имају једноставну структуру, лаку интеграцију и могу појачати оптичке сигнале различитих таласних дужина, те се широко користе у интеграцији различитих врста ласера. Тренутно, технологија интеграције ласера ​​заснована на полупроводничким оптичким појачавачима наставља да сазрева, али је и даље потребно уложити напоре у следећа три аспекта. Први је смањење губитка спрезања са оптичким влакном. Главни проблем полупроводничког оптичког појачавача је што је губитак спрезања са влакном велики. Да би се побољшала ефикасност спрезања, систему спрезања се може додати сочиво како би се минимизирао губитак рефлексије, побољшала симетрија снопа и постигла висока ефикасност спрезања. Други је смањење поларизационе осетљивости полупроводничких оптичких појачавача. Карактеристика поларизације се углавном односи на поларизациону осетљивост упадног светла. Ако полупроводнички оптички појачавач није посебно обрађен, ефективни пропусни опсег појачања ће се смањити. Структура квантних бунара може ефикасно побољшати стабилност полупроводничких оптичких појачавача. Могуће је проучавати једноставну и супериорну структуру квантних бунара како би се смањила поларизациона осетљивост полупроводничких оптичких појачавача. Трећи је оптимизација интегрисаног процеса. Тренутно је интеграција полупроводничких оптичких појачавача и ласера ​​превише компликована и гломазна у техничкој обради, што резултира великим губитком у преносу оптичког сигнала и губитком уметања уређаја, а трошкови су превисоки. Стога би требало да покушамо да оптимизујемо структуру интегрисаних уређаја и побољшамо прецизност уређаја.

У оптичкој комуникационој технологији, технологија оптичког појачавања је једна од помоћних технологија, а технологија полупроводничких оптичких појачала се брзо развија. Тренутно су перформансе полупроводничких оптичких појачала знатно побољшане, посебно у развоју оптичких технологија нове генерације као што су мултиплексирање са поделом таласних дужина или оптички преклопни режими. Са развојем информационе индустрије, биће уведена технологија оптичког појачавања погодна за различите опсеге и различите примене, а развој и истраживање нових технологија ће неизбежно допринети даљем развоју и просперитету технологије полупроводничких оптичких појачала.