In che modo l'amplificatore ottico a semiconduttore raggiunge l'amplificazione?

Come faAmplificatore ottico a semiconduttoreottenere l'amplificazione?

Dopo l'avvento dell'era della comunicazione in fibra ottica di grande capacità, la tecnologia di amplificazione ottica si è sviluppata rapidamente.Amplificatori otticiamplificare segnali ottici di ingresso basati su radiazioni stimolate o scattering stimolato. Secondo il principio di lavoro, gli amplificatori ottici possono essere divisi in amplificatori ottici a semiconduttore (Soa) EAmplificatori in fibra ottica. Tra loro,Amplificatori ottici a semiconduttoresono ampiamente utilizzati nella comunicazione ottica in virtù dei vantaggi di una fascia di guadagno ampia, buona integrazione e ampia gamma di lunghezze d'onda. Sono composti da regioni attive e passive e la regione attiva è la regione di guadagno. Quando il segnale di luce passa attraverso la regione attiva, fa perdere energia agli elettroni e ritorna allo stato fondamentale sotto forma di fotoni, che hanno la stessa lunghezza d'onda del segnale di luce, amplificando così il segnale di luce. L'amplificatore ottico a semiconduttore converte il vettore a semiconduttore nella particella inversa dalla corrente di guida, amplifica l'ampiezza della luce del seme iniettata e mantiene le caratteristiche fisiche di base della luce del seme iniettata come polarizzazione, larghezza della linea e frequenza. Con l'aumento della corrente di lavoro, la potenza ottica di output aumenta anche in una certa relazione funzionale.

Ma questa crescita non è priva di limiti, perché gli amplificatori ottici a semiconduttore hanno un fenomeno di saturazione del guadagno. Il fenomeno mostra che quando la potenza ottica di input è costante, il guadagno aumenta con l'aumento della concentrazione del trasporto iniettata, ma quando la concentrazione del trasporto iniettata è troppo grande, il guadagno saturerà o addirittura diminuirà. Quando la concentrazione del vettore iniettato è costante, la potenza di uscita aumenta con l'aumento della potenza di input, ma quando la potenza ottica di ingresso è troppo grande, il tasso di consumo del portatore causato da radiazioni eccitate è troppo grande, con conseguente saturazione o declino. Il motivo del fenomeno di saturazione del guadagno è l'interazione tra elettroni e fotoni nel materiale della regione attiva. Se i fotoni generati nel mezzo di guadagno o i fotoni esterni, la velocità con cui la radiazione stimolata consuma i vettori è correlata alla velocità con cui i portatori si riforniscono al livello di energia corrispondente nel tempo. Oltre alle radiazioni stimolate, anche il tasso portante consumato da altri fattori cambia, il che influisce negativamente sul guadagno della saturazione.

Poiché la funzione più importante degli amplificatori ottici a semiconduttore è l'amplificazione lineare, principalmente per ottenere l'amplificazione, può essere utilizzata come amplificatori di potenza, amplificatori di linea e preamplificatori nei sistemi di comunicazione. All'estremità di trasmissione, l'amplificatore ottico a semiconduttore viene utilizzato come amplificatore di potenza per migliorare la potenza di uscita all'estremità trasmessa del sistema, che può aumentare notevolmente la distanza del relè del tronco del sistema. Nella linea di trasmissione, l'amplificatore ottico a semiconduttore può essere usato come amplificatore di relè lineare, in modo che la distanza di relè rigenerativa di trasmissione possa essere nuovamente estesa da salti e limiti. All'estremità ricevente, l'amplificatore ottico a semiconduttore può essere usato come preamplificatore, che può migliorare notevolmente la sensibilità del ricevitore. Le caratteristiche di saturazione del guadagno degli amplificatori ottici a semiconduttore causano il guadagno per bit correlati alla sequenza di bit precedente. L'effetto del modello tra i piccoli canali può anche essere chiamato effetto di modulazione incrociata. Questa tecnica utilizza la media statistica dell'effetto di modulazione incrociata tra più canali e introduce un'onda continua di media intensità nel processo per mantenere il raggio, quindi comprimere il guadagno totale dell'amplificatore. Quindi l'effetto di modulazione tra i canali tra i canali viene ridotto.

Gli amplificatori ottici a semiconduttore hanno una struttura semplice, una facile integrazione e possono amplificare segnali ottici di diverse lunghezze d'onda e sono ampiamente utilizzati nell'integrazione di vari tipi di laser. Al momento, la tecnologia di integrazione laser basata su amplificatori ottici a semiconduttore continua a maturare, ma gli sforzi devono ancora essere compiuti nei seguenti tre aspetti. Uno è ridurre la perdita di accoppiamento con la fibra ottica. Il problema principale dell'amplificatore ottico a semiconduttore è che la perdita di accoppiamento con la fibra è grande. Al fine di migliorare l'efficienza dell'accoppiamento, è possibile aggiungere un obiettivo al sistema di accoppiamento per ridurre al minimo la perdita di riflessione, migliorare la simmetria del raggio e ottenere un accoppiamento ad alta efficienza. Il secondo è ridurre la sensibilità di polarizzazione degli amplificatori ottici a semiconduttore. La caratteristica di polarizzazione si riferisce principalmente alla sensibilità di polarizzazione della luce incidente. Se l'amplificatore ottico a semiconduttore non viene elaborato appositamente, la larghezza di banda effettiva del guadagno verrà ridotta. La struttura del pozzo quantico può migliorare efficacemente la stabilità degli amplificatori ottici a semiconduttore. È possibile studiare una struttura quantistica semplice e superiore per ridurre la sensibilità di polarizzazione degli amplificatori ottici a semiconduttore. Il terzo è l'ottimizzazione del processo integrato. Al momento, l'integrazione di amplificatori ottici a semiconduttore e laser è troppo complicata e ingombrante nell'elaborazione tecnica, con conseguente perdita di trasmissione del segnale ottico e perdita di inserimento dei dispositivi e il costo è troppo elevato. Pertanto, dovremmo cercare di ottimizzare la struttura dei dispositivi integrati e migliorare la precisione dei dispositivi.

Nella tecnologia di comunicazione ottica, la tecnologia di amplificazione ottica è una delle tecnologie di supporto e la tecnologia dell'amplificatore ottico a semiconduttore si sta sviluppando rapidamente. Al momento, le prestazioni degli amplificatori ottici a semiconduttore sono state notevolmente migliorate, specialmente nello sviluppo di tecnologie ottiche di nuova generazione come il multiplexing della divisione di lunghezza d'onda o le modalità di commutazione ottica. Con lo sviluppo del settore delle informazioni, verrà introdotta la tecnologia di amplificazione ottica adatta a diverse bande e diverse applicazioni e lo sviluppo e la ricerca di nuove tecnologie renderà inevitabilmente che la tecnologia di amplificatore ottico a semiconduttore continua a sviluppare e prosperare.