Bagaimanapenguat optik semikonduktormencapai penguatan?
Selepas kemunculan era komunikasi gentian optik berkapasiti besar, teknologi penguatan optik telah berkembang pesat.Penguat optikmenguatkan isyarat optik input berdasarkan sinaran yang dirangsang atau penyerakan yang dirangsang. Mengikut prinsip kerja, penguat optik boleh dibahagikan kepada penguat optik semikonduktor (SOA) danpenguat gentian optik. Antaranya,penguat optik semikonduktordigunakan secara meluas dalam komunikasi optik berdasarkan kelebihan jalur keuntungan lebar, integrasi yang baik dan julat panjang gelombang yang luas. Mereka terdiri daripada kawasan aktif dan pasif, dan kawasan aktif ialah kawasan keuntungan. 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, dengan itu menguatkan isyarat cahaya. Penguat optik semikonduktor menukarkan pembawa semikonduktor kepada zarah terbalik oleh arus pemacu, menguatkan amplitud cahaya benih yang disuntik, dan mengekalkan ciri fizikal asas cahaya benih yang disuntik seperti polarisasi, lebar garisan 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 menunjukkan bahawa apabila kuasa optik input adalah malar, keuntungan meningkat dengan peningkatan kepekatan pembawa yang disuntik, tetapi apabila kepekatan pembawa yang disuntik terlalu besar, keuntungan akan tepu atau berkurangan. Apabila kepekatan pembawa yang disuntik adalah malar, kuasa keluaran meningkat dengan peningkatan kuasa input, tetapi apabila kuasa optik input terlalu besar, kadar penggunaan pembawa yang disebabkan oleh sinaran teruja adalah terlalu besar, mengakibatkan tepu atau penurunan keuntungan. Sebab fenomena tepu keuntungan adalah interaksi antara elektron dan foton dalam bahan rantau aktif. Sama ada foton yang dijana dalam medium perolehan atau foton luaran, kadar sinaran yang dirangsang memakan pembawa adalah berkaitan dengan kadar pembawa menambah kepada tahap tenaga yang sepadan dalam masa. Sebagai tambahan kepada sinaran yang dirangsang, kadar pembawa yang digunakan oleh faktor lain juga berubah, yang memberi kesan buruk kepada tepu keuntungan.
Oleh kerana fungsi terpenting penguat optik semikonduktor ialah penguatan linear, terutamanya untuk mencapai penguatan, ia boleh digunakan sebagai penguat kuasa, penguat talian dan preamplifier dalam sistem komunikasi. Pada hujung pemancar, penguat optik semikonduktor digunakan sebagai penguat kuasa untuk meningkatkan kuasa output pada hujung pemancaran sistem, yang boleh meningkatkan jarak geganti batang sistem dengan banyak. Dalam talian penghantaran, penguat optik semikonduktor boleh digunakan sebagai penguat geganti linear, supaya jarak geganti regeneratif penghantaran boleh dilanjutkan semula dengan pesat. Di hujung penerima, penguat optik semikonduktor boleh digunakan sebagai preamplifier, yang boleh meningkatkan sensitiviti penerima dengan ketara. Ciri-ciri tepu keuntungan penguat optik semikonduktor akan menyebabkan keuntungan setiap bit dikaitkan dengan jujukan bit sebelumnya. Kesan corak antara saluran kecil juga boleh dipanggil kesan modulasi keuntungan silang. Teknik ini menggunakan purata statistik kesan modulasi silang-gain antara berbilang saluran dan memperkenalkan gelombang berterusan intensiti sederhana dalam proses untuk mengekalkan rasuk, dengan itu memampatkan jumlah keuntungan penguat. Kemudian kesan modulasi perolehan silang antara saluran dikurangkan.
Penguat optik semikonduktor mempunyai struktur mudah, penyepaduan mudah, dan boleh menguatkan isyarat optik panjang gelombang yang berbeza, dan digunakan secara meluas dalam penyepaduan pelbagai jenis laser. Pada masa ini, teknologi penyepaduan laser berdasarkan penguat optik semikonduktor terus matang, tetapi usaha masih perlu dilakukan dalam tiga aspek berikut. Satu adalah untuk 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 rasuk, dan mencapai gandingan kecekapan tinggi. Yang kedua ialah untuk mengurangkan sensitiviti polarisasi penguat optik semikonduktor. Ciri polarisasi terutamanya merujuk kepada sensitiviti polarisasi cahaya kejadian. Jika penguat optik semikonduktor tidak diproses khas, lebar jalur berkesan keuntungan akan dikurangkan. Struktur telaga kuantum boleh meningkatkan kestabilan penguat optik semikonduktor dengan berkesan. Adalah mungkin untuk mengkaji struktur telaga kuantum yang mudah dan unggul untuk mengurangkan sensitiviti polarisasi penguat optik semikonduktor. Yang ketiga ialah pengoptimuman proses bersepadu. Pada masa ini, penyepaduan penguat optik semikonduktor dan laser terlalu rumit dan menyusahkan dalam pemprosesan teknikal, mengakibatkan kerugian besar dalam penghantaran isyarat optik dan kehilangan pemasukan 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 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 dan penyelidikan teknologi baharu pasti akan menjadikan teknologi penguat optik semikonduktor terus berkembang dan berkembang maju.
Masa siaran: Feb-25-2025