Kāpusvadītāju optiskais pastiprinātājssasniegt pastiprināšanu?
Pēc lielas ietilpības optiskās šķiedras sakaru laikmeta parādīšanās optiskās amplifikācijas tehnoloģija ir strauji attīstījusies.Optiskie pastiprinātājiPastipriniet ieejas optiskos signālus, pamatojoties uz stimulētu starojumu vai stimulētu izkliedi. Saskaņā ar darba principu optiskos pastiprinātājus var iedalīt pusvadītāju optiskajos pastiprinātājos (SOA) unoptisko šķiedru pastiprinātājiApvidū Starp tiem,pusvadītāju optisko pastiprinātājitiek plaši izmantoti optiskajā komunikācijā, pateicoties plaša pastiprinājuma joslas, labas integrācijas un plaša viļņu garuma diapazona priekšrocībām. Tie sastāv no aktīviem un pasīviem reģioniem, un aktīvais reģions ir pieauguma reģions. Kad gaismas signāls iziet cauri aktīvajam reģionam, tas liek elektroniem zaudēt enerģiju un atgriezties zemes stāvoklī fotonu veidā, kuriem ir tāds pats viļņa garums kā gaismas signālam, tādējādi pastiprinot gaismas signālu. Pusvadītāju optiskais pastiprinātājs pārvērš pusvadītāja nesēju apgrieztā daļiņā ar braukšanas strāvu, pastiprina ievadīto sēklu gaismas amplitūdu un uztur ievadītās sēklu gaismas pamata fizikālās īpašības, piemēram, polarizāciju, līnijas platumu un frekvenci. Palielinoties darba strāvai, izejas optiskā jauda palielinās arī noteiktās funkcionālajās attiecībās.
Bet šī augšana nav bez ierobežojumiem, jo pusvadītāju optiskajiem pastiprinātājiem ir pastiprinājuma piesātinājuma parādība. Fenomens parāda, ka tad, kad ieejas optiskā jauda ir nemainīga, pieaugums palielinās, palielinoties ievadītā nesēja koncentrācijai, bet, ja ievadītā nesēja koncentrācija ir pārāk liela, pastiprinājums būs piesātināts vai pat samazināsies. Ja ievadītā nesēja koncentrācija ir nemainīga, izejas jauda palielinās, palielinoties ieejas jaudai, bet, ja ieejas optiskā jauda ir pārāk liela, nesēja patēriņa ātrums, ko izraisa ierosinātais starojums, ir pārāk liels, kā rezultātā tiek piesātināts vai samazināsies. Gaina piesātinājuma parādības iemesls ir mijiedarbība starp elektroniem un fotoniem aktīvajā reģiona materiālā. Neatkarīgi no tā, vai fotoni, kas ģenerēti pastiprināšanas vidē vai ārējos fotonos, stimulētā starojuma patērētais ātrums ir saistīts ar ātrumu, ar kādu nesēji papildina atbilstošo enerģijas līmeni laikā. Papildus stimulētajam starojumam mainās arī citu faktoru patērētais nesēja ātrums, kas nelabvēlīgi ietekmē pieauguma piesātinājumu.
Tā kā vissvarīgākā pusvadītāju optisko pastiprinātāju funkcija ir lineāra pastiprināšana, galvenokārt, lai sasniegtu pastiprināšanu, to var izmantot kā jaudas pastiprinātājus, līnijas pastiprinātājus un priekšpastiprinātājus sakaru sistēmās. Pārraides galā pusvadītāju optisko pastiprinātāju izmanto kā jaudas pastiprinātāju, lai uzlabotu izejas jaudu sistēmas pārraides galā, kas var ievērojami palielināt sistēmas stumbra releja attālumu. Pārvades līnijā pusvadītāju optisko pastiprinātāju var izmantot kā lineāru releja pastiprinātāju, lai pārvades reģeneratīvā releja attālumu varētu atkal pagarināt ar lēcieniem un robežām. Saņemšanas galā pusvadītāju optisko pastiprinātāju var izmantot kā priekšpastiprinātāju, kas var ievērojami uzlabot uztvērēja jutīgumu. Pusvadītāju optisko pastiprinātāju pastiprinājuma piesātinājuma raksturlielumi izraisīs pastiprināšanas bitu saistību ar iepriekšējo bitu secību. Raksta efektu starp maziem kanāliem var saukt arī par pārgājienu modulācijas efektu. Šajā paņēmienā tiek izmantots starojuma modulācijas efekta statistiskais vidējais rādītājs starp vairākiem kanāliem un ievieš vidējas intensitātes nepārtrauktu viļņu viļņus, lai saglabātu staru, tādējādi saspiežot pastiprinātāja kopējo pastiprinājumu. Tad tiek samazināts pārrobežu modulācijas efekts starp kanāliem.
Pusvadītāju optiskajiem pastiprinātājiem ir vienkārša struktūra, ērta integrācija un tie var pastiprināt dažādu viļņu garumu optiskos signālus, un tos plaši izmanto dažāda veida lāzeru integrācijā. Pašlaik lāzera integrācijas tehnoloģija, kas balstīta uz pusvadītāju optiskajiem pastiprinātājiem, turpina nobriest, taču joprojām ir jāpieliek pūles šādos trīs aspektos. Viens ir samazināt savienojuma zudumu ar optisko šķiedru. Pusvadītāju optiskā pastiprinātāja galvenā problēma ir tā, ka savienojuma zudums ar šķiedru ir liels. Lai uzlabotu savienojuma efektivitāti, savienojuma sistēmai var pievienot objektīvu, lai samazinātu atstarošanas zudumu, uzlabotu staru kūļa simetriju un panāktu augstas efektivitātes savienojumu. Otrais ir samazināt pusvadītāju optisko pastiprinātāju polarizācijas jutīgumu. Polarizācijas īpašība galvenokārt attiecas uz krītošās gaismas polarizācijas jutīgumu. Ja pusvadītāju optiskais pastiprinātājs netiek īpaši apstrādāts, efektīvais ieguvuma joslas platums tiks samazināts. Kvantu urbuma struktūra var efektīvi uzlabot pusvadītāju optisko pastiprinātāju stabilitāti. Ir iespējams izpētīt vienkāršu un augstāku kvantu urbuma struktūru, lai samazinātu pusvadītāju optisko pastiprinātāju polarizācijas jutīgumu. Trešais ir integrētā procesa optimizācija. Pašlaik pusvadītāju optisko pastiprinātāju un lāzeru integrācija ir pārāk sarežģīta un apgrūtinoša tehniskajā apstrādē, kā rezultātā tiek zaudēti lieli optiskā signāla pārraides un ierīces ievietošanas zuduma zudumi, un izmaksas ir pārāk augstas. Tāpēc mums jācenšas optimizēt integrēto ierīču struktūru un uzlabot ierīču precizitāti.
Optisko sakaru tehnoloģijā optiskās pastiprināšanas tehnoloģija ir viena no atbalsta tehnoloģijām, un pusvadītāju optiskā pastiprinātāja tehnoloģija strauji attīstās. Pašlaik pusvadītāju optisko pastiprinātāju veiktspēja ir ievērojami uzlabojusies, it īpaši jaunas paaudzes optisko tehnoloģiju izstrādē, piemēram, viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas vai optiskās komutācijas režīmos. Izstrādājot informācijas nozari, tiks ieviesta optiskās amplifikācijas tehnoloģija, kas piemērota dažādām joslām un dažādām lietojumprogrammām, un jaunu tehnoloģiju izstrāde un izpēte neizbēgami liks pusvadītāju optisko pastiprinātāja tehnoloģiju turpināt attīstīties un uzplaukt.
Pasta laiks: 20.-2025. Februāris