Hogyan működikfélvezető optikai erősítőerősítést elérni?
A nagy kapacitású optikai szálas kommunikáció korszakának megjelenése után az optikai erősítési technológia gyorsan fejlődött.Optikai erősítőka bemeneti optikai jeleket stimulált sugárzás vagy stimulált szórás alapján erősítik. A működési elv szerint az optikai erősítők félvezető optikai erősítőkre (SOA) ésoptikai szálas erősítőkKöztük,félvezető optikai erősítőkSzéles körben használják az optikai kommunikációban a széles erősítési sáv, a jó integráció és a széles hullámhossztartomány előnyeinek köszönhetően. Aktív és passzív régiókból állnak, az aktív régió az erősítési régió. Amikor a fényjel áthalad az aktív régión, az elektronok energiát veszítenek, és fotonok formájában visszatérnek az alapállapotba, amelyek hullámhossza megegyezik a fényjel hullámhosszával, így felerősítve a fényjelet. A félvezető optikai erősítő a meghajtóáram segítségével a félvezető töltéshordozót fordított részecskévé alakítja, felerősíti a befecskendezett vetőmag fény amplitúdóját, és megőrzi a befecskendezett vetőmag fény alapvető fizikai jellemzőit, mint például a polarizáció, a vonalszélesség és a frekvencia. Az üzemi áram növekedésével a kimeneti optikai teljesítmény is növekszik egy bizonyos funkcionális összefüggésben.
De ez a növekedés nem korlátlan, mivel a félvezető optikai erősítők erősítés-telítési jelenséggel rendelkeznek. A jelenség azt mutatja, hogy állandó bemeneti optikai teljesítmény esetén az erősítés a befecskendezett vivőkoncentráció növekedésével növekszik, de túl nagy befecskendezett vivőkoncentráció esetén az erősítés telítődik, vagy akár csökken. Állandó befecskendezett vivőkoncentráció esetén a kimeneti teljesítmény a bemeneti teljesítmény növekedésével növekszik, de túl nagy bemeneti optikai teljesítmény esetén a gerjesztett sugárzás által okozott vivőfogyasztási sebesség túl nagy, ami erősítés-telítést vagy -csökkenést eredményez. Az erősítés-telítési jelenség oka az aktív tartomány anyagában lévő elektronok és fotonok közötti kölcsönhatás. Akár az erősítő közegben keletkező fotonokról, akár a külső fotonokról van szó, a gerjesztett sugárzás vivőfogyasztási sebessége összefügg azzal a sebességgel, amellyel a vivőhordozók idővel feltöltődnek a megfelelő energiaszintre. A gerjesztett sugárzáson kívül más tényezők által fogyasztott vivősebesség is változik, ami hátrányosan befolyásolja az erősítés-telítettséget.
Mivel a félvezető optikai erősítők legfontosabb funkciója a lineáris erősítés, főként az erősítés elérése érdekében, teljesítményerősítőként, vonalerősítőként és előerősítőként használhatók kommunikációs rendszerekben. Az adó oldalon a félvezető optikai erősítő teljesítményerősítőként szolgál a rendszer adó végén a kimeneti teljesítmény növelésére, ami jelentősen növelheti a rendszer törzsének relé távolságát. Az átviteli vonalon a félvezető optikai erősítő lineáris reléerősítőként használható, így az átviteli regeneratív relé távolsága ismét jelentősen meghosszabbítható. A vételi oldalon a félvezető optikai erősítő előerősítőként használható, ami jelentősen javíthatja a vevő érzékenységét. A félvezető optikai erősítők erősítés-telítési jellemzői miatt a bitenkénti erősítés az előző bitsorozathoz kapcsolódik. A kis csatornák közötti mintázathatást kereszt-erősítési modulációs hatásnak is nevezhetjük. Ez a technika a több csatorna közötti kereszt-erősítési modulációs hatás statisztikai átlagát használja fel, és egy közepes intenzitású folytonos hullámot vezet be a folyamatba a nyaláb fenntartása érdekében, ezáltal összenyomva az erősítő teljes erősítését. Ezután csökken a csatornák közötti kereszt-erősítési modulációs hatás.
A félvezető optikai erősítők egyszerű szerkezetűek, könnyen integrálhatók, képesek különböző hullámhosszú optikai jeleket erősíteni, és széles körben használják őket különféle típusú lézerek integrációjában. Jelenleg a félvezető optikai erősítőkön alapuló lézerintegrációs technológia folyamatosan fejlődik, de a következő három szempontból még erőfeszítéseket kell tenni. Az egyik az optikai szállal való csatolási veszteség csökkentése. A félvezető optikai erősítők fő problémája a szállal való csatolási veszteség nagysága. A csatolási hatékonyság javítása érdekében lencsét lehet hozzáadni a csatolási rendszerhez, hogy minimalizálják a visszaverődési veszteséget, javítsák a nyaláb szimmetriáját és elérjék a nagy csatolási hatékonyságot. A második a félvezető optikai erősítők polarizációérzékenységének csökkentése. A polarizációs jellemző elsősorban a beeső fény polarizációérzékenységére utal. Ha a félvezető optikai erősítő nincs speciálisan megmunkálva, az erősítés effektív sávszélessége csökken. A kvantumkút-szerkezet hatékonyan javíthatja a félvezető optikai erősítők stabilitását. Lehetséges egy egyszerű és kiváló kvantumkút-szerkezet tanulmányozása a félvezető optikai erősítők polarizációérzékenységének csökkentése érdekében. A harmadik az integrált folyamat optimalizálása. Jelenleg a félvezető optikai erősítők és lézerek integrációja túl bonyolult és nehézkes a műszaki feldolgozásban, ami nagy veszteséget okoz az optikai jelátvitelben és az eszköz behelyezési veszteségében, valamint a költségek túl magasak. Ezért meg kell próbálnunk optimalizálni az integrált eszközök szerkezetét és javítani az eszközök pontosságát.
Az optikai kommunikációs technológiában az optikai erősítés technológiája az egyik támogató technológia, és a félvezető optikai erősítő technológia gyorsan fejlődik. Jelenleg a félvezető optikai erősítők teljesítménye jelentősen javult, különösen az új generációs optikai technológiák, például a hullámhossz-osztásos multiplexelés vagy az optikai kapcsolási módok fejlesztésében. Az információs ipar fejlődésével bevezetésre kerülnek a különböző sávokhoz és alkalmazásokhoz megfelelő optikai erősítési technológiák, és az új technológiák fejlesztése és kutatása elkerülhetetlenül a félvezető optikai erősítő technológia további fejlődését és virágzását eredményezi.
Közzététel ideje: 2025. február 25.