Bộ khuếch đại quang họcloạt bài: Giới thiệu về bộ khuếch đại quang bán dẫn
Bộ khuếch đại quang bán dẫn(SOA) là bộ khuếch đại quang dựa trên phương tiện khuếch đại bán dẫn. Về cơ bản, nó giống như ống laser bán dẫn ghép sợi quang, với gương cuối được thay thế bằng màng chống phản xạ; Có thể sử dụng ống dẫn sóng nghiêng để giảm thêm độ phản xạ ở đầu. Ánh sáng tín hiệu thường được truyền qua ống dẫn sóng đơn mode bán dẫn, với kích thước ngang là 1-2 μm và chiều dài khoảng 0,5-2mm. Chế độ ống dẫn sóng chồng lấn đáng kể với vùng hoạt động (khuếch đại), được dòng điện bơm. Việc đưa dòng điện vào tạo ra mật độ hạt mang nhất định trong dải dẫn, cho phép chuyển đổi quang học từ dải dẫn sang dải hóa trị. Độ khuếch đại cực đại xảy ra ở năng lượng photon cao hơn một chút so với năng lượng vùng cấm.
Nguyên lý hoạt động của bộ khuếch đại quang bán dẫn
Bộ khuếch đại quang bán dẫn(SOA) khuếch đại tín hiệu ánh sáng tới thông qua phát xạ kích thích và cơ chế của chúng giống như cơ chế của laser bán dẫn.Bộ khuếch đại quang SOAchỉ là một tia laser bán dẫn không có phản hồi, và cốt lõi của nó là đạt được độ khuếch đại quang học bằng cách đảo ngược số lượng hạt khi bộ khuếch đại quang bán dẫn được bơm quang học hoặc điện.
Các loạiBộ khuếch đại quang bán dẫn SOA
Theo vai trò của SOA trong hệ thống khách hàng, chúng có thể được chia thành bốn loại: SOA nối tiếp, SOA tăng cường, SOA chuyển mạch và SOA tiền khuếch đại.
1. Chèn trực tiếp: độ lợi cao hơn, Psat vừa phải; NF thấp hơn và PDG thấp hơn, thường liên quan đến SOA độc lập với phân cực
2. Bộ tăng cường: Psat cao hơn, độ khuếch đại thấp hơn, thường phụ thuộc vào độ phân cực;
3. Chuyển đổi: tỷ lệ tắt nguồn cao hơn và thời gian tăng/giảm nhanh hơn;
4. Bộ tiền khuếch đại: phù hợp với khoảng cách truyền xa hơn, NF thấp hơn và độ khuếch đại cao hơn.
Ưu điểm của bộ khuếch đại quang SOA Semiconductor
Độ khuếch đại quang học do SOA cung cấp trong băng thông tương đối không phụ thuộc vào bước sóng của tín hiệu quang tới.
Đưa dòng điện vào dưới dạng tín hiệu bơm khuếch đại thay vì bơm quang học.
Nhờ kích thước nhỏ gọn, SOA có thể được tích hợp với nhiều thiết bị quang tử ống dẫn sóng trên một nền phẳng duy nhất.
4. Chúng sử dụng công nghệ tương tự như laser diode.
SOA có thể hoạt động trong dải phổ truyền thông 1300 nm và 1550 nm, với băng thông rộng hơn (lên tới 100 nm).
6. Chúng có thể được cấu hình và tích hợp để hoạt động như bộ tiền khuếch đại ở đầu thu quang.
SOA có thể được sử dụng như một cổng logic đơn giản trong mạng quang WDM.
Hạn chế của bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA
SOA có thể cung cấp công suất quang đầu ra lên đến hàng chục miliwatt (mW), thường đủ cho hoạt động kênh đơn trong liên kết truyền thông cáp quang. Tuy nhiên, hệ thống WDM có thể yêu cầu công suất lên đến vài mW cho mỗi kênh.
2. Do việc ghép nối các sợi quang đầu vào vào và ra khỏi chip tích hợp SOA thường gây ra tình trạng mất tín hiệu, SOA phải cung cấp thêm độ khuếch đại quang để giảm thiểu tác động của tình trạng mất tín hiệu này lên các khía cạnh đầu vào/đầu ra của vùng hoạt động.
SOA rất nhạy cảm với sự phân cực của tín hiệu quang đầu vào.
4. Chúng tạo ra mức độ nhiễu cao hơn trong môi trường hoạt động so với bộ khuếch đại sợi quang.
Nếu nhiều kênh quang được khuếch đại khi cần thiết trong các ứng dụng WDM, SOA sẽ gây ra hiện tượng nhiễu xuyên âm nghiêm trọng.
Thời gian đăng: 24-02-2025