Cumu l'amplificatore otticu à semiconduttore ottene l'amplificazione?

Cumu si faceamplificatore otticu à semiconduttoreottene l'amplificazione?

Dopu à l'avventu di l'era di a cumunicazione in fibra ottica di grande capacità, a tecnulugia di amplificazione ottica s'hè sviluppata rapidamente.Amplificatori otticiamplificà i signali ottici d'entrata basati nantu à a radiazione stimulata o a diffusione stimulata. Sicondu u principiu di funziunamentu, l'amplificatori ottici ponu esse divisi in amplificatori ottici à semiconduttori (SOA) èamplificatori di fibra otticaTrà elli,amplificatori ottici à semiconduttoriSò largamente usati in a cumunicazione ottica per via di i vantaghji di una larga banda di guadagnu, una bona integrazione è una larga gamma di lunghezze d'onda. Sò cumposti da regioni attive è passive, è a regione attiva hè a regione di guadagnu. Quandu u signale luminosu passa per a regione attiva, face chì l'elettroni perdinu energia è tornanu à u statu fundamentale in forma di fotoni, chì anu a stessa lunghezza d'onda di u signale luminosu, amplificendu cusì u signale luminosu. L'amplificatore otticu à semiconduttore cunverte u purtatore à semiconduttore in a particella inversa per via di a corrente di guida, amplifica l'ampiezza di a luce di semente iniettata è mantene e caratteristiche fisiche basiche di a luce di semente iniettata cum'è a polarizazione, a larghezza di a linea è a frequenza. Cù l'aumentu di a corrente di travagliu, a putenza ottica di uscita aumenta ancu in una certa relazione funzionale.

Ma sta crescita ùn hè micca senza limiti, perchè l'amplificatori ottici à semiconduttori anu un fenomenu di saturazione di guadagnu. U fenomenu mostra chì quandu a putenza ottica d'entrata hè custante, u guadagnu aumenta cù l'aumentu di a cuncentrazione di u purtatore iniettatu, ma quandu a cuncentrazione di u purtatore iniettatu hè troppu grande, u guadagnu si saturarà o ancu diminuirà. Quandu a cuncentrazione di u purtatore iniettatu hè custante, a putenza di uscita aumenta cù l'aumentu di a putenza d'entrata, ma quandu a putenza ottica d'entrata hè troppu grande, u tassu di cunsumu di u purtatore causatu da a radiazione eccitata hè troppu grande, risultendu in saturazione o diminuzione di u guadagnu. A ragione di u fenomenu di saturazione di u guadagnu hè l'interazione trà l'elettroni è i fotoni in u materiale di a regione attiva. Ch'elli sianu i fotoni generati in u mezu di guadagnu o i fotoni esterni, a velocità à a quale a radiazione stimulata cunsuma i purtatori hè ligata à a velocità à a quale i purtatori si riforniscenu à u livellu energeticu currispundente in u tempu. In più di a radiazione stimulata, a velocità di u purtatore cunsumata da altri fattori cambia ancu, ciò chì influenza negativamente a saturazione di u guadagnu.

Siccomu a funzione più impurtante di l'amplificatori ottici à semiconduttori hè l'amplificazione lineare, principalmente per ottene l'amplificazione, ponu esse aduprati cum'è amplificatori di putenza, amplificatori di linea è preamplificatori in i sistemi di cumunicazione. À l'estremità di trasmissione, l'amplificatore otticu à semiconduttori hè adupratu cum'è amplificatore di putenza per migliurà a putenza di uscita à l'estremità di trasmissione di u sistema, chì pò aumentà assai a distanza di relè di u troncu di u sistema. In a linea di trasmissione, l'amplificatore otticu à semiconduttori pò esse adupratu cum'è amplificatore di relè lineare, in modu chì a distanza di relè rigenerativa di trasmissione pò esse estesa di novu à passi da gigante. À l'estremità di ricezione, l'amplificatore otticu à semiconduttori pò esse adupratu cum'è preamplificatore, chì pò migliurà assai a sensibilità di u ricevitore. E caratteristiche di saturazione di u guadagnu di l'amplificatori ottici à semiconduttori faranu chì u guadagnu per bit sia ligatu à a sequenza di bit precedente. L'effettu di mudellu trà i canali chjuchi pò ancu esse chjamatu effettu di modulazione di guadagnu incrociatu. Questa tecnica usa a media statistica di l'effettu di modulazione di guadagnu incrociatu trà più canali è introduce un'onda cuntinua di media intensità in u prucessu per mantene u fasciu, cusì cumpressendu u guadagnu tutale di l'amplificatore. Allora l'effettu di modulazione di guadagnu incrociatu trà i canali hè riduttu.

L'amplificatori ottici à semiconduttore anu una struttura simplice, una integrazione faciule, è ponu amplificà signali ottici di diverse lunghezze d'onda, è sò largamente usati in l'integrazione di vari tipi di laser. Attualmente, a tecnulugia d'integrazione laser basata nantu à l'amplificatori ottici à semiconduttore cuntinueghja à maturà, ma ci vole ancu à fà sforzi in i trè aspetti seguenti. Unu hè di riduce a perdita d'accoppiamentu cù a fibra ottica. U prublema principale di l'amplificatore otticu à semiconduttore hè chì a perdita d'accoppiamentu cù a fibra hè grande. Per migliurà l'efficienza d'accoppiamentu, si pò aghjunghje una lente à u sistema d'accoppiamentu per minimizà a perdita di riflessione, migliurà a simmetria di u fasciu è ottene un accoppiamentu d'alta efficienza. U secondu hè di riduce a sensibilità di polarizazione di l'amplificatori ottici à semiconduttore. A caratteristica di polarizazione si riferisce principalmente à a sensibilità di polarizazione di a luce incidente. Se l'amplificatore otticu à semiconduttore ùn hè micca trattatu in modu speciale, a larghezza di banda efficace di u guadagnu serà ridutta. A struttura di u pozzu quanticu pò migliurà efficacemente a stabilità di l'amplificatori ottici à semiconduttore. Hè pussibule studià una struttura di pozzu quanticu simplice è superiore per riduce a sensibilità di polarizazione di l'amplificatori ottici à semiconduttore. U terzu hè l'ottimizazione di u prucessu integratu. Attualmente, l'integrazione di amplificatori ottici à semiconduttori è laser hè troppu cumplicata è ingombrante in u trattamentu tecnicu, risultendu in una grande perdita in a trasmissione di u signale otticu è perdita d'inserzione di u dispusitivu, è u costu hè troppu altu. Dunque, duvemu pruvà à ottimizà a struttura di i dispusitivi integrati è migliurà a precisione di i dispusitivi.

In a tecnulugia di cumunicazione ottica, a tecnulugia di amplificazione ottica hè una di e tecnulugie di supportu, è a tecnulugia di l'amplificatori ottici à semiconduttori si sviluppa rapidamente. Attualmente, e prestazioni di l'amplificatori ottici à semiconduttori sò state assai migliorate, in particulare in u sviluppu di tecnulugie ottiche di nova generazione cum'è u multiplexaggio à divisione di lunghezza d'onda o i modi di commutazione ottica. Cù u sviluppu di l'industria di l'infurmazione, serà introdutta a tecnulugia di amplificazione ottica adatta per diverse bande è diverse applicazioni, è u sviluppu è a ricerca di nuove tecnulugie faranu inevitabilmente chì a tecnulugia di l'amplificatori ottici à semiconduttori cuntinuessi à sviluppassi è à prosperà.