Kaip veikiapuslaidininkinis optinis stiprintuvaspasiekti amplifikaciją?
Prasidėjus didelio pajėgumo optinio pluošto ryšio erai, optinio stiprinimo technologija sparčiai vystėsi.Optiniai stiprintuvaisustiprina įėjimo optinius signalus, pagrįstus stimuliuojama spinduliuote arba stimuliuojama sklaida. Pagal veikimo principą optiniai stiprintuvai gali būti suskirstyti į puslaidininkinius optinius stiprintuvus (SOA) iroptinių skaidulų stiprintuvaiTarp jų,puslaidininkiniai optiniai stiprintuvaiDėl plataus stiprinimo diapazono, geros integracijos ir plataus bangos ilgio diapazono privalumų yra plačiai naudojami optiniame ryšyje. Jie sudaryti iš aktyviųjų ir pasyviųjų sričių, o aktyvioji sritis yra stiprinimo sritis. Kai šviesos signalas praeina per aktyviąją sritį, elektronai praranda energiją ir grįžta į pagrindinę būseną fotonų pavidalu, kurių bangos ilgis yra toks pat kaip ir šviesos signalo, taip sustiprindami šviesos signalą. Puslaidininkinis optinis stiprintuvas varomąja srove paverčia puslaidininkinį nešiklį atvirkštine dalele, sustiprina įpurškiamos šviesos amplitudę ir išlaiko pagrindines įpurškiamos šviesos fizines savybes, tokias kaip poliarizacija, linijos plotis ir dažnis. Didėjant darbinei srovei, tam tikru funkciniu ryšiu didėja ir išėjimo optinė galia.
Tačiau šis augimas nėra beribis, nes puslaidininkiniai optiniai stiprintuvai turi stiprinimo prisotinimo reiškinį. Šis reiškinys rodo, kad kai įėjimo optinė galia yra pastovi, stiprinimas didėja didėjant įėjimo galiai, bet kai įėjimo optinė galia yra per didelė, stiprinimas prisotina arba net sumažėja. Kai įėjimo galia yra pastovi, išėjimo galia didėja didėjant įėjimo galiai, bet kai įėjimo optinė galia yra per didelė, sužadintos spinduliuotės sukeltas nešėjų sunaudojimo greitis yra per didelis, todėl stiprinimas prisotinamas arba sumažėja. Stiprinimo prisotinimo reiškinio priežastis yra elektronų ir fotonų sąveika aktyviosios srities medžiagoje. Nesvarbu, ar tai stiprinimo terpėje generuojami fotonai, ar išoriniai fotonai, stimuliuojamos spinduliuotės nešėjų sunaudojimo greitis yra susijęs su greičiu, kuriuo nešėjai laikui bėgant pasipildo iki atitinkamo energijos lygio. Be stimuliuojamos spinduliuotės, keičiasi ir kitų veiksnių sunaudojama nešėjų sparta, o tai neigiamai veikia stiprinimo prisotinimą.
Kadangi svarbiausia puslaidininkinių optinių stiprintuvų funkcija yra tiesinis stiprinimas, daugiausia siekiant sustiprinimo, jie gali būti naudojami kaip galios stiprintuvai, linijiniai stiprintuvai ir išankstiniai stiprintuvai ryšio sistemose. Perdavimo pusėje puslaidininkinis optinis stiprintuvas naudojamas kaip galios stiprintuvas, siekiant padidinti išėjimo galią sistemos perdavimo pusėje, o tai gali žymiai padidinti sistemos magistralės relinį atstumą. Perdavimo linijoje puslaidininkinis optinis stiprintuvas gali būti naudojamas kaip tiesinis relinis stiprintuvas, todėl perdavimo regeneracinės relinės atstumas gali būti dar kartą pailgintas labai greitai. Priėmimo pusėje puslaidininkinis optinis stiprintuvas gali būti naudojamas kaip išankstinis stiprintuvas, o tai gali gerokai padidinti imtuvo jautrumą. Puslaidininkinių optinių stiprintuvų stiprinimo sodrumo charakteristikos lemia, kad bito stiprinimas bus susijęs su ankstesne bitų seka. Mažų kanalų šablono efektą dar galima pavadinti kryžminio stiprinimo moduliacijos efektu. Ši technika naudoja statistinį kryžminio stiprinimo moduliacijos efekto tarp kelių kanalų vidurkį ir procese įveda vidutinio intensyvumo nuolatinę bangą, kad išlaikytų spindulį, taip suspaudžiant bendrą stiprintuvo stiprinimą. Tada sumažėja kryžminio stiprinimo moduliacijos efektas tarp kanalų.
Puslaidininkiniai optiniai stiprintuvai yra paprastos struktūros, lengvai integruojami ir gali sustiprinti skirtingo bangos ilgio optinius signalus, todėl yra plačiai naudojami integruojant įvairių tipų lazerius. Šiuo metu lazerių integravimo technologija, pagrįsta puslaidininkiniais optiniais stiprintuvais, toliau tobulėja, tačiau vis dar reikia dėti pastangų šiais trimis aspektais. Pirma, sumažinti sujungimo nuostolius su optiniu pluoštu. Pagrindinė puslaidininkinio optinio stiprintuvo problema yra ta, kad sujungimo nuostoliai su pluoštu yra dideli. Siekiant pagerinti sujungimo efektyvumą, prie sujungimo sistemos galima pridėti lęšį, kad būtų sumažinti atspindžio nuostoliai, pagerinta spindulio simetrija ir pasiektas didelis sujungimo efektyvumas. Antra, sumažinti puslaidininkinių optinių stiprintuvų poliarizacijos jautrumą. Poliarizacijos charakteristika daugiausia susijusi su krintančios šviesos poliarizacijos jautrumu. Jei puslaidininkinis optinis stiprintuvas nėra specialiai apdorotas, sumažės efektyvus stiprinimo pralaidumas. Kvantinių šulinių struktūra gali efektyviai pagerinti puslaidininkinių optinių stiprintuvų stabilumą. Galima ištirti paprastą ir pranašesnę kvantinių šulinių struktūrą, siekiant sumažinti puslaidininkinių optinių stiprintuvų poliarizacijos jautrumą. Trečia, optimizuoti integruotą procesą. Šiuo metu puslaidininkinių optinių stiprintuvų ir lazerių integravimas yra pernelyg sudėtingas ir sudėtingas techninio apdorojimo srityje, todėl optinio signalo perdavimo nuostoliai ir įrenginio įterpimo nuostoliai yra dideli, o kaina yra per didelė. Todėl turėtume stengtis optimizuoti integruotų įrenginių struktūrą ir pagerinti įrenginių tikslumą.
Optinių ryšių technologijose optinio stiprinimo technologija yra viena iš pagalbinių technologijų, o puslaidininkinių optinių stiprintuvų technologija sparčiai vystosi. Šiuo metu puslaidininkinių optinių stiprintuvų našumas labai pagerėjo, ypač kuriant naujos kartos optines technologijas, tokias kaip bangos ilgio dalijimosi multipleksavimas arba optinio perjungimo režimai. Tobulėjant informacinių technologijų plėtrai, bus diegiamos optinio stiprinimo technologijos, tinkamos skirtingoms juostoms ir skirtingoms reikmėms, o naujų technologijų kūrimas ir tyrimai neišvengiamai leis puslaidininkinių optinių stiprintuvų technologijai toliau vystytis ir klestėti.
Įrašo laikas: 2025 m. vasario 25 d.