Optische versterkerSerie: Inleiding tot halfgeleider optische versterkers
Halfgeleider optische versterker(SOA) is een optische versterker gebaseerd op halfgeleider-versterkingsmedia. Het is in essentie een vezelgekoppelde halfgeleiderlaserbuis, waarbij de eindspiegel is vervangen door een antireflectiefilm. Gekantelde golfgeleiders kunnen worden gebruikt om de eindreflectie verder te verminderen. Signaallicht wordt meestal door een halfgeleider-single-mode golfgeleider geleid, met een laterale afmeting van 1-2 μm en een lengte van ongeveer 0,5-2 mm. De golfgeleidermodus overlapt aanzienlijk met het actieve (versterkings)gebied, dat door stroom wordt aangestuurd. Het injecteren van stroom genereert een bepaalde ladingsdragerdichtheid in de geleidingsband, waardoor optische overgangen van de geleidingsband naar de valentieband mogelijk worden. De maximale versterking treedt op bij fotonenergieën die iets boven de bandgapenergie liggen.
Werkingsprincipe van een halfgeleider optische versterker
Halfgeleider optische versterkers(SOAZe versterken invallende lichtsignalen door middel van gestimuleerde emissie, en hun mechanisme is hetzelfde als dat van halfgeleiderlasers.SOA optische versterkerHet is in feite een halfgeleiderlaser zonder terugkoppeling, en de kern ervan is het verkrijgen van optische versterking door het aantal deeltjes om te keren wanneer de halfgeleideroptische versterker optisch of elektrisch wordt gepompt.
SoortenSOA halfgeleider optische versterker
Op basis van de rol die SOA (System-on-Arms) speelt in klantsystemen, kunnen ze worden onderverdeeld in vier categorieën: seriële, booster-, switching-SOA en voorversterker-SOA.
1. Directe insertie: hogere versterking, matige Psat; lagere NF en lagere PDG, meestal geassocieerd met polarisatie-onafhankelijke SOA.
2. Enhancer: Hogere Psat, lagere versterking, meestal afhankelijk van polarisatie;
3. Schakelaar: hogere uitdovingsverhouding en snellere stijg-/daaltijd;
4. Voorversterker: geschikt voor langere transmissieafstanden, lagere ruisfactor (NF) en hogere versterking.
Voordelen van SOA halfgeleider optische versterkers
De optische versterking die SOA binnen de bandbreedte levert, is relatief onafhankelijk van de golflengte van het invallende optische signaal.
Injecteer stroom als een versterkt pompsignaal, in plaats van optische pomping.
Dankzij het compacte formaat kan SOA worden geïntegreerd met meerdere fotonische apparaten met golfgeleiders op één enkel vlak substraat.
4. Ze maken gebruik van dezelfde technologie als diodelasers.
SOA kan werken in de communicatiespectrale banden van 1300 nm en 1550 nm, met een bredere bandbreedte (tot 100 nm).
6. Ze kunnen worden geconfigureerd en geïntegreerd om te dienen als voorversterkers aan de kant van de optische ontvanger.
SOA kan worden gebruikt als een eenvoudige logische poort in WDM-optische netwerken.
Beperkingen van SOA-halfgeleider optische versterkers
SOA kan een optisch uitgangsvermogen leveren van maximaal enkele tientallen milliwatt (mW), wat doorgaans voldoende is voor eenkanaalswerking in glasvezelcommunicatieverbindingen. WDM-systemen kunnen echter tot wel enkele mW aan vermogen per kanaal vereisen.
2. Omdat de koppeling van optische vezels naar en van SOA-geïntegreerde chips vaak signaalverlies veroorzaakt, moet SOA extra optische versterking bieden om de impact van dit verlies op de in- en uitgang van het actieve gebied te minimaliseren.
SOA is zeer gevoelig voor de polarisatie van de optische ingangssignalen.
4. Ze genereren een hoger ruisniveau in actieve media dan glasvezelversterkers.
Als in WDM-toepassingen meerdere optische kanalen naar behoefte worden versterkt, zal SOA ernstige overspraak veroorzaken.
Geplaatst op: 24 februari 2025