Serie di amplificatori ottici: Introduzione all'amplificatore ottico a semiconduttore

Amplificatore otticoSerie: Introduzione all'amplificatore ottico a semiconduttore

Amplificatore ottico a semiconduttore(SOA) è un amplificatore ottico basato sui media di guadagno a semiconduttore. È essenzialmente come un tubo laser a semiconduttore accoppiato in fibra, con lo specchio finale sostituito da un film anti -riflettente; Le guide d'onda inclinate possono essere utilizzate per ridurre ulteriormente la riflettività finale. La luce del segnale viene solitamente trasmessa attraverso una guida d'onda a singolo modalità semiconduttore, con una dimensione laterale di 1-2 μ m e una lunghezza di circa 0,5-2 mm. La modalità Guida d'onda si sovrappone in modo significativo alla regione attiva (amplificazione), che viene pompata dalla corrente. L'iniezione della corrente genera una certa densità portante nella banda di conduzione, consentendo transizioni ottiche dalla banda di conduzione alla banda di valenza. Il guadagno massimo si verifica alle energie dei fotoni leggermente al di sopra dell'energia del gap di banda.

Principio di lavoro dell'amplificatore ottico a semiconduttore
Amplificatori ottici a semiconduttore (Soa) Amplificare i segnali di luce incidente attraverso l'emissione stimolata e il loro meccanismo è lo stesso di quello dei laser a semiconduttore.Amplificatore ottico SOAè solo un laser a semiconduttore senza feedback e il suo nucleo è quello di ottenere un guadagno ottico invertendo il numero di particelle quando l'amplificatore ottico a semiconduttore viene pompata otticamente o elettricamente.
Tipi diAmplificatore ottico a semiconduttore SOA
Secondo il ruolo svolto dalla SOA nei sistemi clienti, possono essere divisi in quattro categorie: seriale, booster, commutazione di SOA e preamplificatore.
1. Inserimento diretto: guadagno più elevato, PSAT moderato; NF inferiore e PDG inferiore, solitamente associati a SOA indipendenti dalla polarizzazione ·
2. Restanti: PSAT più elevato, guadagno inferiore, di solito dipende dalla polarizzazione;
3. Switch: rapporto di estinzione più elevato e tempo di aumento/caduta più rapido;
4. Pre amplificatore: adatto a distanze di trasmissione più lunghe, NF più bassi e guadagno più elevato.
Vantaggi dell'amplificatore ottico a semiconduttore SOA
Il guadagno ottico fornito da SOA all'interno della larghezza di banda è relativamente indipendente dalla lunghezza d'onda del segnale ottico incidente.
Iniettare la corrente come segnale di pompa amplificato, piuttosto che pompaggio ottico.
Per le sue dimensioni compatte, la SOA può essere integrata con dispositivi fotonici a guida d'onda multipla su un singolo substrato planare.
4. Usano la stessa tecnologia dei laser a diodi.
La SOA può operare nelle bande spettrali di comunicazione di 1300 nm e 1550 nm, con una larghezza di banda più ampia (fino a 100 nm).
6. Possono essere configurati e integrati per fungere da preamplificatori alla fine del ricevitore ottico.
La SOA può essere utilizzata come semplice gate logica nelle reti ottiche WDM.

Limitazioni dell'amplificatore ottico a semiconduttore SOA
La SOA può fornire una potenza ottica in uscita fino a decine di milliwatt (MW), che è in genere sufficiente per il funzionamento a singolo canale nei collegamenti di comunicazione in fibra ottica. Tuttavia, i sistemi WDM possono richiedere fino a diversi MW di potenza per canale.
2. A causa dell'accoppiamento delle fibre ottiche di ingresso dentro e fuori dai chip integrati SOA spesso causando perdita del segnale, la SOA deve fornire un ulteriore guadagno ottico per ridurre al minimo l'impatto di questa perdita sugli aspetti di ingresso/output della regione attiva.
La SOA è altamente sensibile alla polarizzazione dei segnali ottici di input.
4. Generano livelli più alti di rumore nei media attivi rispetto agli amplificatori in fibra.
Se vengono amplificati più canali ottici secondo necessità nelle applicazioni WDM, la SOA causerà gravi crosstalk.