Que é un/unhaamplificador óptico de semicondutores
Un amplificador óptico semiconductor é un tipo de amplificador óptico que emprega un medio de ganancia semiconductor. É similar a un díodo láser, no que o espello no extremo inferior se substitúe por un revestimento semirreflectante. A luz do sinal transmítese a través dunha guía de ondas monomodo semiconductora. A dimensión transversal da guía de ondas é de 1-2 micrómetros e a súa lonxitude é da orde de 0,5-2 mm. O modo da guía de ondas ten unha superposición significativa coa rexión activa (amplificación), que é bombeada pola corrente. A corrente inxectada xera unha certa concentración de portadores na banda de condución, o que permite a transición óptica da banda de condución á banda de valencia. A ganancia máxima ocorre cando a enerxía dos fotóns é lixeiramente maior que a enerxía da banda prohibida. O amplificador óptico SOA úsase normalmente en sistemas de telecomunicacións en forma de coletas, cunha lonxitude de onda de funcionamento duns 1300 nm ou 1500 nm, proporcionando aproximadamente 30 dB de ganancia.
O/AAmplificador óptico de semicondutores SOAé un dispositivo de unión PN cunha estrutura de pozo cuántico de tensión. A polarización directa externa inverte o número de partículas dieléctricas. Despois de que entre a luz de excitación externa, xérase radiación estimulada, conseguindo a amplificación dos sinais ópticos. Os tres procesos de transferencia de enerxía anteriores existen enAmplificador óptico SOAA amplificación de sinais ópticos baséase na emisión estimulada. Os procesos de absorción estimulada e emisión estimulada existen simultaneamente. A absorción estimulada da luz de bombeo pódese utilizar para acelerar a recuperación dos portadores e, ao mesmo tempo, a bomba eléctrica pode enviar electróns a un nivel de enerxía alto (banda de condución). Cando se amplifica a radiación espontánea, fórmase ruído de radiación espontánea amplificado. O amplificador óptico SOA baséase en chips semicondutores.
Os chips semicondutores están compostos de semicondutores compostos, como GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP e InP/InAlGaAs, etc. Estes son tamén os materiais para fabricar láseres semicondutores. O deseño da guía de ondas de SOA é o mesmo ou similar ao dos láseres. A diferenza reside en que os láseres necesitan formar unha cavidade resonante arredor do medio de ganancia para xerar e manter a oscilación do sinal óptico. O sinal óptico amplificarase varias veces na cavidade antes de ser emitido. EnAmplificador SOA(o que estamos a comentar aquí limítase aos amplificadores de ondas viaxantes empregados na maioría das aplicacións), a luz só precisa pasar polo medio de ganancia unha vez e a reflexión cara atrás é mínima. A estrutura do amplificador SOA consta de tres áreas: Área P, Área I (capa ou nodo activo) e Área N. A capa activa adoita estar composta por pozos cuánticos, que poden mellorar a eficiencia da conversión fotoeléctrica e reducir a corrente limiar.
Figura 1 Láser de fibra con SOA integrado para xerar pulsos ópticos
Aplicado á transferencia de canles
Os SOA non só se aplican normalmente á amplificación: tamén se poden empregar no campo da comunicación por fibra óptica, aplicacións baseadas en procesos non lineais como a ganancia de saturación ou a polarización de fase cruzada, que utilizan a variación da concentración de portadora no amplificador óptico SOA para obter índices de refracción variables. Estes efectos pódense aplicar á transferencia de canles (conversión de lonxitude de onda), á conversión de formato de modulación, á recuperación do reloxo, á rexeneración de sinais e ao recoñecemento de patróns, etc. en sistemas de multiplexación por división de lonxitudes de onda.
Co avance da tecnoloxía de circuítos integrados optoelectrónicos e a redución dos custos de fabricación, os campos de aplicación dos amplificadores ópticos de semicondutores SOA como amplificadores básicos, dispositivos ópticos funcionais e compoñentes de subsistemas seguirán expandíndose.
Data de publicación: 23 de xuño de 2025