Kakopoluprovodničko optičko pojačalopostići pojačanje?
Nakon pojave ere komunikacije optičkim vlaknima velikog kapaciteta, tehnologija optičkog pojačanja se brzo razvila.Optički pojačavačipojačavaju ulazne optičke signale na osnovu stimulisanog zračenja ili stimulisanog raspršenja. Prema principu rada, optički pojačavači se mogu podijeliti na poluprovodničke optičke pojačavače (SOA) ioptička vlaknasta pojačalaMeđu njima,poluprovodnička optička pojačalaŠiroko se koriste u optičkoj komunikaciji zbog prednosti širokog opsega pojačanja, dobre integracije i širokog raspona valnih dužina. Sastoje se od aktivnih i pasivnih regija, a aktivna regija je regija pojačanja. Kada svjetlosni signal prođe kroz aktivnu regiju, to uzrokuje gubitak energije elektrona i njihov povratak u osnovno stanje u obliku fotona, koji imaju istu valnu dužinu kao i svjetlosni signal, čime se pojačava svjetlosni signal. Poluprovodničko optičko pojačalo pretvara poluprovodnički nosač u obrnutu česticu pomoću pogonske struje, pojačava amplitudu injektirane svjetlosne sjemenke i održava osnovne fizičke karakteristike injektirane svjetlosne sjemenke kao što su polarizacija, širina linije i frekvencija. S povećanjem radne struje, izlazna optička snaga se također povećava u određenom funkcionalnom odnosu.
Ali ovaj rast nije bez granica, jer poluprovodnička optička pojačala imaju fenomen zasićenja pojačanja. Fenomen pokazuje da kada je ulazna optička snaga konstantna, pojačanje se povećava s povećanjem koncentracije injektiranih nosioca, ali kada je koncentracija injektiranih nosioca prevelika, pojačanje će se zasititi ili čak smanjiti. Kada je koncentracija injektiranih nosioca konstantna, izlazna snaga se povećava s povećanjem ulazne snage, ali kada je ulazna optička snaga prevelika, brzina potrošnje nosioca uzrokovana pobuđenim zračenjem je prevelika, što rezultira zasićenjem ili smanjenjem pojačanja. Razlog fenomena zasićenja pojačanja je interakcija između elektrona i fotona u materijalu aktivnog područja. Bilo da se radi o fotonima generiranim u mediju pojačanja ili vanjskim fotonima, brzina kojom stimulirano zračenje troši nosioce povezana je s brzinom kojom se nosioci vremenom obnavljaju do odgovarajućeg energetskog nivoa. Pored stimuliranog zračenja, mijenja se i brzina potrošnje nosioca pod utjecajem drugih faktora, što negativno utječe na zasićenje pojačanja.
Budući da je najvažnija funkcija poluprovodničkih optičkih pojačala linearno pojačanje, uglavnom za postizanje pojačanja, mogu se koristiti kao pojačala snage, linijska pojačala i pretpojačala u komunikacijskim sistemima. Na predajnom kraju, poluprovodničko optičko pojačalo se koristi kao pojačalo snage za poboljšanje izlazne snage na predajnom kraju sistema, što može značajno povećati udaljenost releja sistemskog magistralnog voda. U dalekovodu, poluprovodničko optičko pojačalo može se koristiti kao linearno relejno pojačalo, tako da se udaljenost regenerativnog releja prijenosa može ponovo značajno produžiti. Na prijemnom kraju, poluprovodničko optičko pojačalo može se koristiti kao pretpojačalo, što može značajno poboljšati osjetljivost prijemnika. Karakteristike zasićenja pojačanja poluprovodničkih optičkih pojačala uzrokovat će da je pojačanje po bitu povezano s prethodnom sekvencom bitova. Efekat uzorka između malih kanala može se nazvati i efektom modulacije unakrsnog pojačanja. Ova tehnika koristi statistički prosjek efekta modulacije unakrsnog pojačanja između više kanala i uvodi kontinuirani val srednjeg intenziteta u proces kako bi održala snop, čime se komprimira ukupno pojačanje pojačala. Tada se smanjuje efekat modulacije unakrsnog pojačanja između kanala.
Poluprovodnička optička pojačala imaju jednostavnu strukturu, laku integraciju i mogu pojačati optičke signale različitih talasnih dužina, te se široko koriste u integraciji različitih tipova lasera. Trenutno, tehnologija integracije lasera zasnovana na poluprovodničkim optičkim pojačalima nastavlja da sazrijeva, ali i dalje je potrebno uložiti napore u sljedeća tri aspekta. Prvi je smanjenje gubitka sprege sa optičkim vlaknom. Glavni problem poluprovodničkog optičkog pojačala je taj što je gubitak sprege sa vlaknom veliki. Da bi se poboljšala efikasnost sprege, sistemu sprege se može dodati sočivo kako bi se minimizirali gubici refleksije, poboljšala simetrija snopa i postigla visoka efikasnost sprege. Drugi je smanjenje osjetljivosti polarizacije poluprovodničkih optičkih pojačala. Karakteristika polarizacije se uglavnom odnosi na osjetljivost polarizacije upadne svjetlosti. Ako poluprovodničko optičko pojačalo nije posebno obrađeno, efektivna širina pojasa pojačanja će se smanjiti. Struktura kvantnih jama može efikasno poboljšati stabilnost poluprovodničkih optičkih pojačala. Moguće je proučavati jednostavnu i superiorniju strukturu kvantnih jama kako bi se smanjila osjetljivost polarizacije poluprovodničkih optičkih pojačala. Treći je optimizacija integrisanog procesa. Trenutno je integracija poluprovodničkih optičkih pojačala i lasera previše komplicirana i glomazna u tehničkoj obradi, što rezultira velikim gubitkom u prijenosu optičkog signala i gubitkom umetnutog signala u uređaj, a troškovi su previsoki. Stoga bismo trebali pokušati optimizirati strukturu integriranih uređaja i poboljšati preciznost uređaja.
U optičkoj komunikacijskoj tehnologiji, tehnologija optičkog pojačanja je jedna od pratećih tehnologija, a tehnologija poluprovodničkih optičkih pojačala se brzo razvija. Trenutno su performanse poluprovodničkih optičkih pojačala znatno poboljšane, posebno u razvoju optičkih tehnologija nove generacije kao što su multipleksiranje s podjelom valnih dužina ili optički preklopni načini rada. Razvojem informacijske industrije, uvest će se tehnologija optičkog pojačanja pogodna za različite opsege i različite primjene, a razvoj i istraživanje novih tehnologija neminovno će dovesti do daljnjeg razvoja i prosperiteta tehnologije poluprovodničkih optičkih pojačala.
Vrijeme objave: 25. februar 2025.