Como o amplificador óptico de semicondutores obtém amplificação?

Como aconteceamplificador óptico semicondutoralcançar a amplificação?

Após o advento da era da comunicação de fibra óptica de grande capacidade, a tecnologia de amplificação óptica se desenvolveu rapidamente.Amplificadores ópticosAmplifique os sinais ópticos de entrada com base na radiação estimulada ou na dispersão estimulada. De acordo com o princípio de trabalho, os amplificadores ópticos podem ser divididos em amplificadores ópticos semicondutores (SOA) eamplificadores de fibra óptica. Entre eles,amplificadores ópticos semicondutoressão amplamente utilizados na comunicação óptica em virtude das vantagens da banda de amplo ganho, boa integração e ampla faixa de comprimento de onda. Eles são compostos por regiões ativas e passivas, e a região ativa é a região de ganho. Quando o sinal de luz passa pela região ativa, faz com que os elétrons percam energia e retornem ao estado fundamental na forma de fótons, que têm o mesmo comprimento de onda que o sinal de luz, amplificando assim o sinal de luz. O amplificador óptico semicondutor converte o transportador semicondutor na partícula reversa pela corrente de acionamento, amplifica a amplitude da luz de sementes injetada e mantém as características físicas básicas da luz de semente injetada, como polarização, largura da linha e frequência. Com o aumento da corrente de trabalho, a potência óptica de saída também aumenta em uma certa relação funcional.

Mas esse crescimento não é isento de limites, porque os amplificadores ópticos semicondutores têm um fenômeno de saturação de ganho. O fenômeno mostra que, quando a potência óptica de entrada é constante, o ganho aumenta com o aumento da concentração de transportador injetada, mas quando a concentração de transportador injetada é muito grande, o ganho satura ou até diminui. Quando a concentração do transportador injetado é constante, a potência de saída aumenta com o aumento da potência de entrada, mas quando a potência óptica de entrada é muito grande, a taxa de consumo de portador causada pela radiação excitada é muito grande, resultando em saturação ou declínio do ganho. A razão para o fenômeno de saturação de ganho é a interação entre elétrons e fótons no material da região ativa. Se os fótons gerados no meio de ganho ou nos fótons externos, a taxa na qual a radiação estimulada consome os portadores está relacionada à taxa na qual as transportadoras reabastecem ao nível de energia correspondente no tempo. Além da radiação estimulada, a taxa de transportadora consumida por outros fatores também muda, o que afeta adversamente a saturação do ganho.

Como a função mais importante dos amplificadores ópticos semicondutores é a amplificação linear, principalmente para obter amplificação, ela pode ser usada como amplificadores de potência, amplificadores de linha e pré -amplificadores nos sistemas de comunicação. Na extremidade transmissora, o amplificador óptico de semicondutores é usado como um amplificador de potência para melhorar a potência de saída na extremidade transmissora do sistema, o que pode aumentar bastante a distância do relé do tronco do sistema. Na linha de transmissão, o amplificador óptico semicondutor pode ser usado como um amplificador de relé linear, para que a distância regenerativa da transmissão possa ser estendida novamente pelos trancos e limites. Na extremidade receptora, o amplificador óptico semicondutor pode ser usado como um pré -amplificador, o que pode melhorar bastante a sensibilidade do receptor. As características de saturação do ganho dos amplificadores ópticos semicondutores farão com que o ganho por bit esteja relacionado à sequência de bits anterior. O efeito do padrão entre pequenos canais também pode ser chamado de efeito de modulação entre ganho. Essa técnica usa a média estatística do efeito de modulação entre ganho entre vários canais e introduz uma onda contínua de intensidade média no processo para manter o feixe, compacte o ganho total do amplificador. Em seguida, o efeito de modulação entre ganho entre os canais é reduzido.

Os amplificadores ópticos semicondutores têm estrutura simples, fácil integração e podem amplificar sinais ópticos de diferentes comprimentos de onda e são amplamente utilizados na integração de vários tipos de lasers. Atualmente, a tecnologia de integração a laser baseada nos amplificadores ópticos semicondutores continua a amadurecer, mas os esforços ainda precisam ser feitos nos três aspectos a seguir. Uma é reduzir a perda de acoplamento com a fibra óptica. O principal problema do amplificador óptico semicondutor é que a perda de acoplamento com a fibra é grande. Para melhorar a eficiência do acoplamento, uma lente pode ser adicionada ao sistema de acoplamento para minimizar a perda de reflexão, melhorar a simetria do feixe e obter acoplamento de alta eficiência. O segundo é reduzir a sensibilidade à polarização dos amplificadores ópticos semicondutores. A característica de polarização refere -se principalmente à sensibilidade da polarização da luz incidente. Se o amplificador óptico semicondutor não for processado especialmente, a largura de banda efetiva do ganho será reduzida. A estrutura quântica do poço pode melhorar efetivamente a estabilidade dos amplificadores ópticos semicondutores. É possível estudar uma estrutura de poço quântico simples e superior para reduzir a sensibilidade à polarização dos amplificadores ópticos semicondutores. O terceiro é a otimização do processo integrado. Atualmente, a integração de amplificadores e lasers ópticos semicondutores é muito complicada e complicada no processamento técnico, resultando em uma grande perda na transmissão de sinal óptico e perda de inserção do dispositivo, e o custo é muito alto. Portanto, devemos tentar otimizar a estrutura dos dispositivos integrados e melhorar a precisão dos dispositivos.

Na tecnologia de comunicação óptica, a tecnologia de amplificação óptica é uma das tecnologias de suporte e a tecnologia do amplificador óptico de semicondutores está se desenvolvendo rapidamente. Atualmente, o desempenho dos amplificadores ópticos semicondutores foi bastante aprimorado, especialmente no desenvolvimento de tecnologias ópticas de nova geração, como os modos de multiplexação de divisão de comprimento de onda ou comutação óptica. Com o desenvolvimento da indústria da informação, a tecnologia de amplificação óptica adequada para diferentes bandas e aplicações diferentes será introduzida, e o desenvolvimento e a pesquisa de novas tecnologias inevitavelmente farão com que a tecnologia de amplificadores ópticos semicondutores continue a se desenvolver e prosperar.