Como consegue a amplificación óptica de semiconductor?

Como faiAmplificador óptico de semiconductoracadar a amplificación?

Despois da chegada da era da comunicación de fibras ópticas de gran capacidade, a tecnoloxía de amplificación óptica desenvolveuse rapidamente.Amplificadores ópticosAmplificar os sinais ópticos de entrada baseados na radiación estimulada ou na dispersión estimulada. Segundo o principio de traballo, os amplificadores ópticos pódense dividir en amplificadores ópticos de semiconductores (Soa) eamplificadores de fibra óptica. Entre eles,Amplificadores ópticos de semiconductorson amplamente utilizados na comunicación óptica en virtude das vantaxes da banda de ganancia ancha, unha boa integración e un amplo rango de lonxitude de onda. Están compostos por rexións activas e pasivas, e a rexión activa é a rexión de ganancia. Cando o sinal de luz pasa pola rexión activa, fai que os electróns perdan enerxía e volvan ao estado terrestre en forma de fotóns, que teñen a mesma lonxitude de onda que o sinal de luz, amplificando así o sinal de luz. O amplificador óptico de semiconductor converte o portador de semicondutores na partícula inversa pola corrente de condución, amplifica a amplitude de luz de semente inxectada e mantén as características físicas básicas da luz de semente inxectada como a polarización, o ancho da liña e a frecuencia. Co aumento da corrente de traballo, a potencia óptica de saída tamén aumenta nunha certa relación funcional.

Pero este crecemento non está exento de límites, porque os amplificadores ópticos de semiconductores teñen un fenómeno de saturación de ganancias. O fenómeno mostra que cando a potencia óptica de entrada é constante, a ganancia aumenta co aumento da concentración de portador inxectado, pero cando a concentración de portador inxectada é demasiado grande, a ganancia saturará ou incluso diminuirá. Cando a concentración do portador inxectado é constante, a potencia de saída aumenta co aumento da potencia de entrada, pero cando a potencia óptica de entrada é demasiado grande, a taxa de consumo do portador causada pola radiación excitada é demasiado grande, dando lugar a unha saturación ou descenso de ganancias. A razón do fenómeno de saturación de ganancia é a interacción entre electróns e fotóns no material da rexión activa. Se os fotóns xerados no medio de ganancia ou nos fotóns externos, a velocidade coa que a radiación estimulada consume os transportistas está relacionado coa velocidade coa que os transportistas repoñen ao nivel de enerxía correspondente a tempo. Ademais da radiación estimulada, a taxa de transportista consumida por outros factores tamén cambia, o que afecta negativamente á saturación de ganancias.

Dado que a función máis importante dos amplificadores ópticos de semiconductor é a amplificación lineal, principalmente para lograr a amplificación, pódese usar como amplificadores de potencia, amplificadores de liña e preamplificadores nos sistemas de comunicación. No extremo transmisor, o amplificador óptico de semiconductor úsase como amplificador de potencia para mellorar a potencia de saída no extremo transmisor do sistema, o que pode aumentar enormemente a distancia do relé do tronco do sistema. Na liña de transmisión, o amplificador óptico de semiconductor pode usarse como amplificador de relé lineal, de xeito que a distancia de relé rexenerativo de transmisión pode ser estendida de novo por saltos e límites. No extremo receptor, o amplificador óptico de semiconductor pode usarse como preamplificador, que pode mellorar moito a sensibilidade do receptor. As características de saturación de ganancias dos amplificadores ópticos de semiconductor farán que a ganancia por bit estea relacionada coa secuencia de bits anterior. O efecto de patrón entre pequenas canles tamén se pode chamar efecto de modulación cruzada. Esta técnica usa a media estatística do efecto de modulación cruzada entre varias canles e introduce unha onda continua de intensidade media no proceso para manter o feixe, comprime así a ganancia total do amplificador. A continuación, redúcese o efecto de modulación cruzada entre canles.

Os amplificadores ópticos de semiconductor teñen unha estrutura sinxela, unha integración fácil e poden amplificar os sinais ópticos de diferentes lonxitudes de onda e son amplamente utilizados na integración de varios tipos de láseres. Na actualidade, a tecnoloxía de integración láser baseada en amplificadores ópticos de semiconductores segue madurando, pero aínda hai que facer esforzos nos seguintes tres aspectos. Un deles é reducir a perda de acoplamiento coa fibra óptica. O principal problema do amplificador óptico de semiconductor é que a perda de acoplamiento coa fibra é grande. Para mellorar a eficiencia do acoplamiento, pódese engadir unha lente ao sistema de acoplamiento para minimizar a perda de reflexión, mellorar a simetría do feixe e conseguir un acoplamiento de alta eficiencia. O segundo é reducir a sensibilidade de polarización dos amplificadores ópticos de semiconductores. A característica de polarización refírese principalmente á sensibilidade da polarización da luz incidente. Se o amplificador óptico de semiconductores non está especialmente procesado, reducirase o ancho de banda efectivo da ganancia. A estrutura do pozo cuántico pode mellorar eficazmente a estabilidade dos amplificadores ópticos de semiconductores. É posible estudar unha estrutura de pozos cuántica sinxela e superior para reducir a sensibilidade de polarización dos amplificadores ópticos de semiconductor. O terceiro é a optimización do proceso integrado. Na actualidade, a integración de amplificadores ópticos de semiconductor e láseres é demasiado complicada e complicada no procesamento técnico, obtendo unha gran perda na transmisión de sinal óptico e na perda de inserción do dispositivo, e o custo é demasiado elevado. Polo tanto, deberiamos intentar optimizar a estrutura de dispositivos integrados e mellorar a precisión dos dispositivos.

Na tecnoloxía de comunicación óptica, a tecnoloxía de amplificación óptica é unha das tecnoloxías de apoio e a tecnoloxía de amplificadores ópticos de semiconductor está a desenvolverse rapidamente. Na actualidade, o rendemento dos amplificadores ópticos de semiconductor mellorouse moito, especialmente no desenvolvemento de tecnoloxías ópticas de nova xeración como os multiplexación de división de lonxitude de onda ou os modos de conmutación óptica. Co desenvolvemento da industria da información, introducirase a tecnoloxía de amplificación óptica adecuada para diferentes bandas e diferentes aplicacións, e o desenvolvemento e investigación de novas tecnoloxías inevitablemente fará que a tecnoloxía de amplificadores ópticos de semiconductor continúe a desenvolverse e prosperar.