Serie de amplificadores ópticos: Introdución aos amplificadores ópticos de semicondutores

Amplificador ópticoserie: Introdución aos amplificadores ópticos de semicondutores

Amplificador óptico de semicondutores(SOA) é un amplificador óptico baseado en medios de ganancia semicondutores. É esencialmente como un tubo láser semicondutor acoplado a fibra, co espello final substituído por unha película antirreflectante; As guías de onda inclinadas pódense usar para reducir aínda máis a reflectividade final. A luz de sinalización adoita transmitirse a través dunha guía de onda monomodo semicondutora, cunha dimensión lateral de 1-2 μm e unha lonxitude de aproximadamente 0,5-2 mm. O modo da guía de ondas solapase significativamente coa rexión activa (amplificación), que é bombeada por corrente. A inxección de corrente xera unha certa densidade de portadores na banda de condución, o que permite transicións ópticas da banda de condución á banda de valencia. A ganancia máxima ocorre a enerxías de fotóns lixeiramente por riba da enerxía da banda prohibida.

Principio de funcionamento dun amplificador óptico de semicondutores
Amplificadores ópticos de semicondutores (SOA) amplifican os sinais de luz incidente mediante emisión estimulada, e o seu mecanismo é o mesmo que o dos láseres semicondutores.Amplificador óptico SOAé simplemente un láser semicondutor sen retroalimentación, e o seu núcleo é obter ganancia óptica invertendo o número de partículas cando o amplificador óptico semicondutor é bombeado optica ou electricamente.
Tipos deAmplificador óptico de semicondutores SOA
Segundo o papel que desempeña a SOA nos sistemas dos clientes, pódense dividir en catro categorías: serie, amplificador, SOA de conmutación e preamplificador.
1. Inserción directa: maior ganancia, Psat moderado; menor NF e menor PDG, xeralmente asociado con SOA independente da polarización·
2. Potenciador: Maior Psat, menor ganancia, normalmente dependente da polarización;
3. Interruptor: maior taxa de extinción e tempo de subida/baixada máis rápido;
4. Preamplificador: axeitado para distancias de transmisión máis longas, menor NF e maior ganancia.
Vantaxes do amplificador óptico de semicondutores SOA
A ganancia óptica proporcionada por SOA dentro do ancho de banda é relativamente independente da lonxitude de onda do sinal óptico incidente.
Inxectar corrente como sinal de bombeo amplificado, en lugar de bombeo óptico.
Debido ao seu tamaño compacto, a SOA pódese integrar con varios dispositivos fotónicos de guía de onda nun único substrato planar.
4. Empregan a mesma tecnoloxía que os láseres de díodo.
A SOA pode operar nas bandas espectrais de comunicación de 1300 nm e 1550 nm, cun ancho de banda máis amplo (ata 100 nm).
6. Pódense configurar e integrar para servir como preamplificadores no extremo do receptor óptico.
SOA pódese empregar como unha porta lóxica simple en redes ópticas WDM.

Limitacións do amplificador óptico de semicondutores SOA
A SOA pode proporcionar unha potencia óptica de saída de ata decenas de milivatios (mW), o que normalmente é suficiente para o funcionamento dun só canal en enlaces de comunicación de fibra óptica. Non obstante, os sistemas WDM poden requirir ata varios mW de potencia por canal.
2. Debido a que o acoplamento das fibras ópticas de entrada e saída dos chips integrados SOA adoita causar perda de sinal, SOA debe proporcionar unha ganancia óptica adicional para minimizar o impacto desta perda nos aspectos de entrada/saída da rexión activa.
A SOA é moi sensible á polarización dos sinais ópticos de entrada.
4. Xeran niveis de ruído máis altos en medios activos que os amplificadores de fibra.
Se se amplifican varios canais ópticos segundo sexa necesario nas aplicacións WDM, a SOA causará unha diafonía grave.