Série sobre amplificadores ópticos: Introdução aos amplificadores ópticos semicondutores

Amplificador ópticoSérie: Introdução ao Amplificador Óptico Semicondutor

Amplificador óptico semicondutorUm amplificador óptico semicondutor (SOA) é um amplificador óptico baseado em meios semicondutores de ganho. Ele é essencialmente semelhante a um tubo laser semicondutor acoplado a fibra, com o espelho final substituído por uma película antirreflexo; guias de onda inclinados podem ser usados ​​para reduzir ainda mais a refletividade final. A luz de sinal é geralmente transmitida através de um guia de onda semicondutor monomodo, com uma dimensão lateral de 1-2 μm e um comprimento de aproximadamente 0,5-2 mm. O modo do guia de onda se sobrepõe significativamente à região ativa (de amplificação), que é bombeada por corrente. A injeção de corrente gera uma certa densidade de portadores na banda de condução, permitindo transições ópticas da banda de condução para a banda de valência. O ganho máximo ocorre em energias de fótons ligeiramente acima da energia do gap de banda.

Princípio de funcionamento do amplificador óptico semicondutor
Amplificadores ópticos semicondutores (SOA) amplificam os sinais de luz incidentes por meio de emissão estimulada, e seu mecanismo é o mesmo que o dos lasers semicondutores.Amplificador óptico SOAÉ simplesmente um laser semicondutor sem realimentação, e seu princípio fundamental é obter ganho óptico invertendo o número de partículas quando o amplificador óptico semicondutor é bombeado opticamente ou eletricamente.
Tipos deAmplificador óptico semicondutor (SOA)
De acordo com o papel desempenhado pelos SOA nos sistemas dos clientes, eles podem ser divididos em quatro categorias: SOA serial, SOA booster, SOA de comutação e SOA pré-amplificador.
1. Inserção direta: ganho mais alto, Psat moderado; NF mais baixo e PDG mais baixo, geralmente associado a SOA independente de polarização.
2. Amplificador: Maior Psat, menor ganho, geralmente dependente da polarização;
3. Interruptor: maior taxa de extinção e tempo de subida/descida mais rápido;
4. Pré-amplificador: adequado para distâncias de transmissão mais longas, menor figura de ruído (NF) e maior ganho.
Vantagens do amplificador óptico semicondutor (SOA)
O ganho óptico fornecido pelo SOA dentro da largura de banda é relativamente independente do comprimento de onda do sinal óptico incidente.
Injetar corrente como um sinal de bombeamento amplificado, em vez de bombeamento óptico.
Devido ao seu tamanho compacto, o SOA pode ser integrado com múltiplos dispositivos fotônicos de guia de onda em um único substrato planar.
4. Eles usam a mesma tecnologia que os lasers de diodo.
O SOA pode operar nas bandas espectrais de comunicação de 1300 nm e 1550 nm, com uma largura de banda maior (até 100 nm).
6. Eles podem ser configurados e integrados para funcionar como pré-amplificadores na extremidade do receptor óptico.
O SOA pode ser usado como uma porta lógica simples em redes ópticas WDM.

Limitações do amplificador óptico semicondutor (SOA)
Os SOA podem fornecer potência óptica de saída de até dezenas de miliwatts (mW), o que normalmente é suficiente para a operação de um único canal em enlaces de comunicação por fibra óptica. No entanto, os sistemas WDM podem exigir até vários mW de potência por canal.
2. Devido ao acoplamento das fibras ópticas de entrada e saída dos chips integrados do SOA, que frequentemente causa perda de sinal, o SOA deve fornecer ganho óptico adicional para minimizar o impacto dessa perda nos aspectos de entrada/saída da região ativa.
O SOA é altamente sensível à polarização dos sinais ópticos de entrada.
4. Eles geram níveis de ruído mais elevados em meios ativos do que os amplificadores de fibra.
Se vários canais ópticos forem amplificados conforme necessário em aplicações WDM, a SOA causará diafonia severa.