Bagaimanakah penguat optik semikonduktor mencapai amplifikasi?

Bagaimanapenguat optik semikonduktormencapai amplifikasi?

Selepas kemunculan era komunikasi gentian optik berkapasiti besar, teknologi penguatan optik telah berkembang pesat.Penguat optikmenguatkan isyarat optik input berdasarkan sinaran terangsang atau penyerakan terangsang. Mengikut prinsip kerja, penguat optik boleh dibahagikan kepada penguat optik semikonduktor (SOA) danpenguat gentian optikAntaranya,penguat optik semikonduktordigunakan secara meluas dalam komunikasi optik berdasarkan kelebihan jalur gandaan lebar, integrasi yang baik dan julat panjang gelombang yang luas. Ia terdiri daripada kawasan aktif dan pasif, dan kawasan aktif ialah kawasan gandaan. Apabila isyarat cahaya melalui kawasan aktif, ia menyebabkan elektron kehilangan tenaga dan kembali ke keadaan dasar dalam bentuk foton, yang mempunyai panjang gelombang yang sama dengan isyarat cahaya, sekali gus menguatkan isyarat cahaya. Penguat optik semikonduktor menukar pembawa semikonduktor kepada zarah terbalik oleh arus pemacu, menguatkan amplitud cahaya benih yang disuntik, dan mengekalkan ciri-ciri fizikal asas cahaya benih yang disuntik seperti polarisasi, lebar garisan dan frekuensi. Dengan peningkatan arus kerja, kuasa optik output juga meningkat dalam hubungan fungsi tertentu.

Tetapi pertumbuhan ini tidak tanpa had, kerana penguat optik semikonduktor mempunyai fenomena ketepuan gandaan. Fenomena ini menunjukkan bahawa apabila kuasa optik input adalah malar, gandaan meningkat dengan peningkatan kepekatan pembawa yang disuntik, tetapi apabila kepekatan pembawa yang disuntik terlalu besar, gandaan akan tepu atau 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 sinaran teruja adalah terlalu besar, mengakibatkan ketepuan gandaan atau penurunan. Sebab fenomena ketepuan gandaan adalah interaksi antara elektron dan foton dalam bahan kawasan aktif. Sama ada foton yang dihasilkan dalam medium gandaan atau foton luaran, kadar sinaran yang dirangsang memakan pembawa berkaitan dengan kadar pembawa mengisi semula ke tahap tenaga yang sepadan dari semasa ke semasa. Selain sinaran yang dirangsang, kadar pembawa yang digunakan oleh faktor lain juga berubah, yang memberi kesan buruk kepada ketepuan gandaan.

Oleh kerana fungsi terpenting penguat optik semikonduktor adalah penguatan linear, terutamanya untuk mencapai penguatan, ia boleh digunakan sebagai penguat kuasa, penguat talian dan pra-penguat dalam sistem komunikasi. Pada hujung pemancar, penguat optik semikonduktor digunakan sebagai penguat kuasa untuk meningkatkan kuasa output pada hujung pemancar sistem, yang boleh meningkatkan jarak geganti trunk sistem dengan ketara. Dalam talian penghantaran, penguat optik semikonduktor boleh digunakan sebagai penguat geganti linear, supaya jarak geganti regeneratif penghantaran boleh dilanjutkan sekali lagi dengan pesat. Pada hujung penerima, penguat optik semikonduktor boleh digunakan sebagai pra-penguat, yang boleh meningkatkan kepekaan penerima dengan ketara. Ciri-ciri ketepuan gandaan penguat optik semikonduktor akan menyebabkan gandaan setiap bit berkaitan dengan jujukan bit sebelumnya. Kesan corak antara saluran kecil juga boleh dipanggil kesan modulasi gandaan silang. Teknik ini menggunakan purata statistik kesan modulasi gandaan silang antara berbilang saluran dan memperkenalkan gelombang berterusan keamatan sederhana dalam proses untuk mengekalkan pancaran, sekali gus memampatkan jumlah gandaan penguat. Kemudian kesan modulasi gandaan silang antara saluran dikurangkan.

Penguat optik semikonduktor mempunyai struktur yang ringkas, integrasi yang mudah, dan boleh menguatkan isyarat optik dengan panjang gelombang yang berbeza, 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. Pertama, mengurangkan kehilangan gandingan dengan gentian optik. Masalah utama penguat optik semikonduktor ialah kehilangan gandingan dengan gentian adalah besar. Untuk meningkatkan kecekapan gandingan, kanta boleh ditambah pada sistem gandingan untuk meminimumkan kehilangan pantulan, meningkatkan simetri pancaran, dan mencapai gandingan kecekapan yang tinggi. Kedua, mengurangkan kepekaan polarisasi penguat optik semikonduktor. Ciri polarisasi terutamanya merujuk kepada kepekaan polarisasi cahaya tuju. Jika penguat optik semikonduktor tidak diproses secara khas, lebar jalur berkesan gandaan akan berkurangan. Struktur telaga kuantum boleh meningkatkan kestabilan penguat optik semikonduktor dengan berkesan. Adalah mungkin untuk mengkaji struktur telaga kuantum yang ringkas dan unggul untuk mengurangkan kepekaan polarisasi penguat optik semikonduktor. Ketiga, mengoptimumkan proses bersepadu. Pada masa ini, penyepaduan penguat optik semikonduktor dan laser terlalu rumit dan membebankan 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 merupakan salah satu teknologi sokongan, dan teknologi penguat optik semikonduktor sedang berkembang pesat. Pada masa ini, prestasi penguat optik semikonduktor telah bertambah baik dengan ketara, terutamanya dalam pembangunan teknologi optik generasi baharu seperti pemultipleksan pembahagian panjang gelombang atau mod pensuisan optik. Dengan perkembangan industri maklumat, teknologi penguatan optik yang sesuai untuk jalur yang berbeza dan aplikasi yang berbeza akan diperkenalkan, dan pembangunan serta penyelidikan teknologi baharu pasti akan menjadikan teknologi penguat optik semikonduktor terus berkembang dan berjaya.