Paano nakakamit ng semiconductor optical amplifier ang amplification?

Paano ginagawasemiconductor optical amplifiermakamit ang amplification?

Matapos ang pagdating ng panahon ng malaking kapasidad na komunikasyon ng optical fiber, mabilis na umunlad ang teknolohiya ng optical amplification.Mga optical amplifierpalakasin ang input optical signal batay sa stimulated radiation o stimulated scattering. Ayon sa prinsipyo ng pagtatrabaho, ang mga optical amplifier ay maaaring nahahati sa mga semiconductor optical amplifier (SOA) atoptical fiber amplifier. Sa kanila,semiconductor optical amplifieray malawakang ginagamit sa optical na komunikasyon sa pamamagitan ng kabutihan ng mga pakinabang ng malawak na makakuha ng banda, mahusay na pagsasama at malawak na hanay ng haba ng daluyong. Binubuo ang mga ito ng active at passive region, at ang active region ay ang gain region. Kapag ang light signal ay dumaan sa aktibong rehiyon, nagiging sanhi ito ng pagkawala ng enerhiya ng mga electron at bumalik sa ground state sa anyo ng mga photon, na may parehong wavelength bilang light signal, kaya pinalakas ang light signal. Kino-convert ng semiconductor optical amplifier ang semiconductor carrier sa reverse particle sa pamamagitan ng driving current, pinalalakas ang injected seed light amplitude, at pinapanatili ang mga pangunahing pisikal na katangian ng injected seed light gaya ng polarization, line width at frequency. Sa pagtaas ng kasalukuyang gumagana, ang output optical power ay tumataas din sa isang tiyak na functional na relasyon.

Ngunit ang paglago na ito ay hindi walang mga limitasyon, dahil ang mga semiconductor optical amplifier ay may nakakakuha ng saturation phenomenon. Ang phenomenon ay nagpapakita na kapag ang input optical power ay pare-pareho, ang gain ay tumataas sa pagtaas ng injected carrier concentration, ngunit kapag ang injected carrier concentration ay masyadong malaki, ang gain ay mababad o bababa pa. Kapag ang konsentrasyon ng injected carrier ay pare-pareho, ang output power ay tumataas sa pagtaas ng input power, ngunit kapag ang input optical power ay masyadong malaki, ang carrier consumption rate na dulot ng excited radiation ay masyadong malaki, na nagreresulta sa gain saturation o pagbaba. Ang dahilan para sa pagkakaroon ng saturation phenomenon ay ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron at photon sa aktibong materyal na rehiyon. Kung ang mga photon na nabuo sa gain medium o ang mga panlabas na photon, ang rate ng pagkonsumo ng stimulated radiation sa mga carrier ay nauugnay sa rate kung saan ang mga carrier ay nagre-replenish sa kaukulang antas ng enerhiya sa oras. Bilang karagdagan sa stimulated radiation, ang carrier rate na natupok ng iba pang mga kadahilanan ay nagbabago din, na negatibong nakakaapekto sa gain saturation.

Dahil ang pinakamahalagang pag-andar ng semiconductor optical amplifiers ay linear amplifier, pangunahin upang makamit ang amplification, maaari itong magamit bilang power amplifier, line amplifiers at preamplifier sa mga sistema ng komunikasyon. Sa dulo ng pagpapadala, ang semiconductor optical amplifier ay ginagamit bilang isang power amplifier upang mapahusay ang output power sa dulo ng pagpapadala ng system, na maaaring lubos na mapataas ang distansya ng relay ng trunk ng system. Sa linya ng paghahatid, ang semiconductor optical amplifier ay maaaring gamitin bilang isang linear relay amplifier, upang ang transmission regenerative relay distance ay maaaring mapalawak muli sa pamamagitan ng mga leaps and bounds. Sa dulo ng pagtanggap, ang semiconductor optical amplifier ay maaaring gamitin bilang isang preamplifier, na maaaring lubos na mapabuti ang sensitivity ng receiver. Ang mga katangian ng saturation ng gain ng mga semiconductor optical amplifier ay magiging sanhi ng pagkakaroon ng bawat bit na nauugnay sa nakaraang bit sequence. Ang pattern effect sa pagitan ng maliliit na channel ay maaari ding tawaging cross-gain modulation effect. Ginagamit ng diskarteng ito ang statistical average ng cross-gain modulation effect sa pagitan ng maraming channel at nagpapakilala ng medium intensity na tuloy-tuloy na alon sa proseso upang mapanatili ang beam, kaya i-compress ang kabuuang gain ng amplifier. Pagkatapos ang cross-gain modulation effect sa pagitan ng mga channel ay nabawasan.

Ang mga semiconductor optical amplifier ay may simpleng istraktura, madaling pagsasama, at maaaring palakasin ang mga optical signal ng iba't ibang mga wavelength, at malawakang ginagamit sa pagsasama ng iba't ibang uri ng mga laser. Sa kasalukuyan, ang teknolohiya ng pagsasama ng laser batay sa mga semiconductor optical amplifier ay patuloy na tumatanda, ngunit kailangan pa ring gawin ang mga pagsisikap sa sumusunod na tatlong aspeto. Ang isa ay upang bawasan ang pagkawala ng pagkabit sa optical fiber. Ang pangunahing problema ng semiconductor optical amplifier ay ang pagkawala ng pagkabit sa hibla ay malaki. Upang mapabuti ang kahusayan ng pagkabit, maaaring magdagdag ng lens sa sistema ng pagkabit upang mabawasan ang pagkawala ng pagmuni-muni, pagbutihin ang simetrya ng sinag, at makamit ang mataas na kahusayan ng pagkabit. Ang pangalawa ay upang bawasan ang polarization sensitivity ng semiconductor optical amplifier. Ang katangian ng polariseysyon ay pangunahing tumutukoy sa polarization sensitivity ng liwanag ng insidente. Kung ang semiconductor optical amplifier ay hindi espesyal na naproseso, ang epektibong bandwidth ng pakinabang ay mababawasan. Ang istraktura ng balon ng quantum ay maaaring epektibong mapabuti ang katatagan ng mga semiconductor optical amplifier. Posibleng pag-aralan ang isang simple at superior na quantum well structure upang mabawasan ang polarization sensitivity ng semiconductor optical amplifier. Ang pangatlo ay ang pag-optimize ng pinagsama-samang proseso. Sa kasalukuyan, ang pagsasama ng mga semiconductor optical amplifier at laser ay masyadong kumplikado at masalimuot sa teknikal na pagproseso, na nagreresulta sa isang malaking pagkawala sa optical signal transmission at pagkawala ng pagpasok ng aparato, at ang gastos ay masyadong mataas. Samakatuwid, dapat nating subukang i-optimize ang istraktura ng mga pinagsama-samang device at pagbutihin ang katumpakan ng mga device.

Sa optical communication technology, ang optical amplification technology ay isa sa mga sumusuportang teknolohiya, at ang semiconductor optical amplifier na teknolohiya ay mabilis na umuunlad. Sa kasalukuyan, ang pagganap ng mga semiconductor optical amplifier ay lubos na napabuti, lalo na sa pagbuo ng mga bagong henerasyong optical na teknolohiya tulad ng wavelength division multiplexing o optical switching mode. Sa pag-unlad ng industriya ng impormasyon, ang teknolohiyang optical amplification na angkop para sa iba't ibang mga banda at iba't ibang mga aplikasyon ay ipakikilala, at ang pag-unlad at pagsasaliksik ng mga bagong teknolohiya ay tiyak na gagawing patuloy na umunlad at umunlad ang teknolohiyang semiconductor optical amplifier.