Bagaimanakah penguat optik semikonduktor mencapai amplifikasi?

BagaimanaPenguat optik semikonduktormencapai amplifikasi?

Selepas kedatangan era komunikasi serat optik berkapasiti besar, teknologi penguatan optik telah berkembang pesat.Penguat optikMenguatkan isyarat optik input berdasarkan radiasi yang dirangsang atau penyebaran yang dirangsang. Menurut prinsip kerja, penguat optik boleh dibahagikan kepada penguat optik semikonduktor (Soa) danPenguat gentian optik. Antara mereka,Penguat optik semikonduktordigunakan secara meluas dalam komunikasi optik berdasarkan kelebihan band keuntungan yang luas, integrasi yang baik dan jarak panjang gelombang yang luas. Mereka terdiri daripada kawasan aktif dan pasif, dan rantau aktif adalah rantau keuntungan. Apabila isyarat cahaya melalui rantau aktif, ia menyebabkan elektron kehilangan tenaga dan kembali ke keadaan tanah dalam bentuk foton, yang mempunyai panjang gelombang yang sama seperti isyarat cahaya, dengan itu menguatkan isyarat cahaya. Penguat optik semikonduktor menukarkan pembawa semikonduktor ke dalam zarah terbalik dengan arus memandu, menguatkan amplitud cahaya benih yang disuntik, dan mengekalkan ciri -ciri fizikal asas cahaya benih yang disuntik seperti polarisasi, lebar garis dan kekerapan. Dengan peningkatan arus kerja, kuasa optik output juga meningkat dalam hubungan fungsi tertentu.

Tetapi pertumbuhan ini bukan tanpa had, kerana penguat optik semikonduktor mempunyai fenomena tepu keuntungan. Fenomena ini menunjukkan bahawa apabila kuasa optik input tetap, keuntungan meningkat dengan peningkatan kepekatan pembawa yang disuntik, tetapi apabila kepekatan pembawa yang disuntik terlalu besar, keuntungan akan menembusi atau bahkan berkurangan. Apabila kepekatan pembawa yang disuntik adalah malar, kuasa output meningkat dengan peningkatan kuasa input, tetapi apabila kuasa optik input terlalu besar, kadar penggunaan pembawa yang disebabkan oleh radiasi yang teruja terlalu besar, mengakibatkan ketepuan atau penurunan keuntungan. Sebab fenomena tepu keuntungan adalah interaksi antara elektron dan foton di bahan rantau aktif. Sama ada foton yang dihasilkan dalam medium keuntungan atau foton luaran, kadar di mana radiasi yang dirangsang menggunakan pembawa berkaitan dengan kadar di mana pembawa menambah ke tahap tenaga yang sepadan dalam masa. Sebagai tambahan kepada radiasi yang dirangsang, kadar pembawa yang digunakan oleh faktor -faktor lain juga berubah, yang memberi kesan buruk kepada ketepuan.

Oleh kerana fungsi yang paling penting bagi penguat optik semikonduktor adalah penguatan linear, terutamanya untuk mencapai amplifikasi, ia boleh digunakan sebagai penguat kuasa, penguat garis dan preamplifiers dalam sistem komunikasi. Pada akhir pemancar, penguat optik semikonduktor digunakan sebagai penguat kuasa untuk meningkatkan kuasa output pada akhir pemancar sistem, yang dapat meningkatkan jarak relay dari batang sistem. Dalam talian penghantaran, penguat optik semikonduktor boleh digunakan sebagai penguat relay linear, supaya jarak relay regeneratif penghantaran dapat dilanjutkan lagi dengan lompatan. Pada akhir penerimaan, penguat optik semikonduktor boleh digunakan sebagai preamplifier, yang dapat meningkatkan sensitiviti penerima. Ciri -ciri ketepuan keuntungan penguat optik semikonduktor akan menyebabkan keuntungan setiap bit dikaitkan dengan urutan bit sebelumnya. Kesan corak antara saluran kecil juga boleh dipanggil kesan modulasi silang. Teknik ini menggunakan purata statistik kesan modulasi silang antara pelbagai saluran dan memperkenalkan gelombang berterusan intensiti sederhana dalam proses untuk mengekalkan rasuk, dengan itu memampatkan jumlah keuntungan penguat. Kemudian kesan modulasi silang antara saluran dikurangkan.

Penguat optik semikonduktor mempunyai struktur mudah, integrasi mudah, dan dapat menguatkan isyarat optik panjang gelombang yang berlainan, dan digunakan secara meluas dalam integrasi pelbagai jenis laser. Pada masa ini, teknologi integrasi laser berdasarkan penguat optik semikonduktor terus matang, tetapi usaha masih perlu dibuat dalam tiga aspek berikut. Satu adalah untuk mengurangkan kehilangan gandingan dengan serat optik. Masalah utama penguat optik semikonduktor adalah bahawa kehilangan gandingan dengan serat adalah besar. Untuk meningkatkan kecekapan gandingan, lensa boleh ditambah kepada sistem gandingan untuk meminimumkan kehilangan refleksi, meningkatkan simetri rasuk, dan mencapai gandingan kecekapan yang tinggi. Yang kedua adalah untuk mengurangkan kepekaan polarisasi penguat optik semikonduktor. Ciri polarisasi terutamanya merujuk kepada kepekaan polarisasi cahaya kejadian. Sekiranya penguat optik semikonduktor tidak diproses secara khusus, jalur lebar keuntungan yang berkesan akan dikurangkan. Struktur kuantum baik dapat meningkatkan kestabilan penguat optik semikonduktor. Adalah mungkin untuk mengkaji struktur kuantum yang mudah dan unggul untuk mengurangkan kepekaan polarisasi penguat optik semikonduktor. Yang ketiga ialah pengoptimuman proses bersepadu. Pada masa ini, integrasi penguat optik semikonduktor dan laser terlalu rumit dan rumit dalam pemprosesan teknikal, mengakibatkan kehilangan besar dalam penghantaran isyarat optik dan kehilangan sisipan peranti, dan kosnya terlalu tinggi. Oleh itu, kita harus cuba mengoptimumkan struktur peranti bersepadu dan meningkatkan ketepatan peranti.

Dalam teknologi komunikasi optik, teknologi penguatan optik adalah salah satu teknologi sokongan, dan teknologi penguat optik semikonduktor berkembang pesat. Pada masa ini, prestasi penguat optik semikonduktor telah bertambah baik, terutamanya dalam perkembangan teknologi optik generasi baru seperti pembahagian panjang gelombang atau mod penukaran optik. Dengan pembangunan industri maklumat, teknologi penguatan optik yang sesuai untuk kumpulan yang berlainan dan aplikasi yang berbeza akan diperkenalkan, dan pembangunan dan penyelidikan teknologi baru pasti akan menjadikan teknologi penguat optik semikonduktor terus berkembang dan berjaya.