Wat is eenhalfgeleider optische versterker
Een halfgeleider optische versterker is een type optische versterker dat gebruikmaakt van een halfgeleider als versterkingsmedium. Het is vergelijkbaar met een laserdiode, waarbij de spiegel aan de onderkant is vervangen door een semi-reflecterende coating. Het signaallicht wordt door een halfgeleider single-mode golfgeleider geleid. De dwarsdoorsnede van de golfgeleider is 1-2 micrometer en de lengte ervan is in de orde van 0,5-2 mm. De golfgeleidermodus overlapt aanzienlijk met het actieve (versterkings)gebied, dat door de stroom wordt aangestuurd. De geïnjecteerde stroom genereert een bepaalde ladingsdragerconcentratie in de geleidingsband, waardoor de optische overgang van de geleidingsband naar de valentieband mogelijk wordt. De piekversterking treedt op wanneer de fotonenergie iets groter is dan de bandgapenergie. SOA optische versterkers worden doorgaans gebruikt in telecommunicatiesystemen in de vorm van pigtails, met een werkingsgolflengte van ongeveer 1300 nm of 1500 nm, en leveren een versterking van ongeveer 30 dB.
DeSOA halfgeleider optische versterkeris een PN-junctie-apparaat met een rek-kwantumputstructuur. De externe voorwaartse spanning keert het aantal diëlektrische deeltjes om. Nadat het externe excitatielicht binnenkomt, wordt gestimuleerde straling gegenereerd, waardoor optische signalen worden versterkt. Alle drie de bovengenoemde energieoverdrachtsprocessen zijn aanwezig inSOA optische versterkerDe versterking van optische signalen is gebaseerd op gestimuleerde emissie. De processen van gestimuleerde absorptie en gestimuleerde emissie vinden gelijktijdig plaats. De gestimuleerde absorptie van het pomplicht kan worden gebruikt om het herstel van ladingsdragers te versnellen, terwijl de elektrische pomp tegelijkertijd elektronen naar een hoger energieniveau (geleidingsband) kan brengen. Wanneer spontane straling wordt versterkt, ontstaat er versterkte spontane stralingsruis. Een SOA-optische versterker is gebaseerd op halfgeleiderchips.
Halfgeleiderchips zijn opgebouwd uit samengestelde halfgeleiders, zoals GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP en InP/InAlGaAs, enzovoort. Dit zijn ook de materialen die gebruikt worden voor het maken van halfgeleiderlasers. Het golfgeleiderontwerp van een SOA is hetzelfde als of vergelijkbaar met dat van lasers. Het verschil zit hem in het feit dat lasers een resonantieholte rond het versterkingsmedium moeten vormen om de oscillatie van het optische signaal te genereren en in stand te houden. Het optische signaal wordt in de holte meerdere malen versterkt voordat het wordt uitgezonden.SOA-versterker(Wat we hier bespreken, is beperkt tot de lopende golfversterkers die in de meeste toepassingen worden gebruikt.) Licht hoeft slechts één keer door het versterkingsmedium te gaan en de terugreflectie is minimaal. De SOA-versterkerstructuur bestaat uit drie gebieden: gebied P, gebied I (actieve laag of knooppunt) en gebied N. De actieve laag is meestal opgebouwd uit kwantumputten, die de foto-elektrische conversie-efficiëntie kunnen verbeteren en de drempelstroom kunnen verlagen.
Figuur 1. Vezellaser met geïntegreerde SOA voor het genereren van optische pulsen.
Toegepast op kanaaloverdracht
SOA's worden doorgaans niet alleen gebruikt voor versterking: ze kunnen ook worden ingezet in optische vezelcommunicatie, in toepassingen gebaseerd op niet-lineaire processen zoals verzadigingsversterking of kruisfasepolarisatie. Deze processen maken gebruik van de variatie in de ladingsdragerconcentratie in de SOA-optische versterker om variërende brekingsindices te verkrijgen. Deze effecten kunnen worden toegepast op kanaaloverdracht (golflengteconversie), modulatieformaatconversie, klokherstel, signaalregeneratie en patroonherkenning, enzovoort, in golflengtemultiplexsystemen.
Door de vooruitgang in de opto-elektronische geïntegreerde schakelingstechnologie en de verlaging van de productiekosten zullen de toepassingsgebieden van SOA-halfgeleideroptische versterkers als basisversterkers, functionele optische apparaten en subsysteemcomponenten zich blijven uitbreiden.
Geplaatst op: 23 juni 2025