Bagaimana caranyapenguat optik semikonduktormencapai amplifikasi?
Setelah munculnya era komunikasi serat optik berkapasitas besar, teknologi amplifikasi optik telah berkembang pesat.Penguat optikmemperkuat sinyal optik input berdasarkan radiasi terstimulasi atau hamburan terstimulasi. Menurut prinsip kerja, penguat optik dapat dibagi menjadi penguat optik semikonduktor (Bahasa Indonesia: SOA) Danpenguat serat optikDiantara mereka,penguat optik semikonduktorbanyak digunakan dalam komunikasi optik berdasarkan keunggulan pita penguatan lebar, integrasi yang baik, dan rentang panjang gelombang yang lebar. Terdiri dari daerah aktif dan pasif, dan daerah aktif adalah daerah penguatan. Ketika sinyal cahaya melewati daerah aktif, hal itu menyebabkan elektron kehilangan energi dan kembali ke keadaan dasar dalam bentuk foton, yang memiliki panjang gelombang yang sama dengan sinyal cahaya, sehingga memperkuat sinyal cahaya. Penguat optik semikonduktor mengubah pembawa semikonduktor menjadi partikel terbalik oleh arus penggerak, memperkuat amplitudo cahaya benih yang disuntikkan, dan mempertahankan karakteristik fisik dasar dari cahaya benih yang disuntikkan seperti polarisasi, lebar garis, dan frekuensi. Dengan peningkatan arus kerja, daya optik keluaran juga meningkat dalam hubungan fungsional tertentu.
Namun, pertumbuhan ini bukan tanpa batas, karena penguat optik semikonduktor memiliki fenomena saturasi penguatan. Fenomena tersebut menunjukkan bahwa ketika daya optik input konstan, penguatan meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi pembawa yang disuntikkan, tetapi ketika konsentrasi pembawa yang disuntikkan terlalu besar, penguatan akan jenuh atau bahkan menurun. Ketika konsentrasi pembawa yang disuntikkan konstan, daya keluaran meningkat seiring dengan peningkatan daya input, tetapi ketika daya optik input terlalu besar, laju konsumsi pembawa yang disebabkan oleh radiasi yang tereksitasi terlalu besar, sehingga mengakibatkan saturasi atau penurunan penguatan. Alasan terjadinya fenomena saturasi penguatan adalah interaksi antara elektron dan foton dalam material daerah aktif. Baik foton yang dihasilkan dalam media penguatan atau foton eksternal, laju radiasi terstimulasi yang mengonsumsi pembawa terkait dengan laju pengisian ulang pembawa ke tingkat energi yang sesuai pada waktunya. Selain radiasi terstimulasi, laju pembawa yang dikonsumsi oleh faktor-faktor lain juga berubah, yang berdampak buruk pada saturasi penguatan.
Karena fungsi terpenting dari penguat optik semikonduktor adalah amplifikasi linier, terutama untuk mencapai amplifikasi, ia dapat digunakan sebagai penguat daya, penguat saluran, dan preamplifier dalam sistem komunikasi. Pada ujung transmisi, penguat optik semikonduktor digunakan sebagai penguat daya untuk meningkatkan daya keluaran pada ujung transmisi sistem, yang dapat sangat meningkatkan jarak relai dari saluran utama sistem. Pada saluran transmisi, penguat optik semikonduktor dapat digunakan sebagai penguat relai linier, sehingga jarak relai regeneratif transmisi dapat diperpanjang lagi dengan pesat. Pada ujung penerima, penguat optik semikonduktor dapat digunakan sebagai preamplifier, yang dapat sangat meningkatkan sensitivitas penerima. Karakteristik saturasi penguatan penguat optik semikonduktor akan menyebabkan penguatan per bit terkait dengan urutan bit sebelumnya. Efek pola antara saluran kecil juga dapat disebut efek modulasi penguatan silang. Teknik ini menggunakan rata-rata statistik efek modulasi cross-gain antara beberapa saluran dan memperkenalkan gelombang kontinu intensitas sedang dalam proses untuk mempertahankan pancaran, sehingga memampatkan total gain dari amplifier. Kemudian efek modulasi cross-gain antara saluran berkurang.
Penguat optik semikonduktor memiliki struktur sederhana, integrasi mudah, dan dapat memperkuat sinyal optik dengan panjang gelombang yang berbeda, dan banyak digunakan dalam integrasi berbagai jenis laser. Saat ini, teknologi integrasi laser berdasarkan penguat optik semikonduktor terus berkembang, tetapi upaya masih perlu dilakukan dalam tiga aspek berikut. Salah satunya adalah mengurangi rugi kopling dengan serat optik. Masalah utama penguat optik semikonduktor adalah rugi kopling dengan serat besar. Untuk meningkatkan efisiensi kopling, lensa dapat ditambahkan ke sistem kopling untuk meminimalkan rugi refleksi, meningkatkan simetri sinar, dan mencapai kopling efisiensi tinggi. Yang kedua adalah mengurangi sensitivitas polarisasi penguat optik semikonduktor. Karakteristik polarisasi terutama mengacu pada sensitivitas polarisasi cahaya insiden. Jika penguat optik semikonduktor tidak diproses secara khusus, lebar pita penguatan efektif akan berkurang. Struktur sumur kuantum dapat secara efektif meningkatkan stabilitas penguat optik semikonduktor. Dimungkinkan untuk mempelajari struktur sumur kuantum yang sederhana dan unggul untuk mengurangi sensitivitas polarisasi penguat optik semikonduktor. Yang ketiga adalah pengoptimalan proses terintegrasi. Saat ini, integrasi penguat optik semikonduktor dan laser terlalu rumit dan tidak praktis dalam pemrosesan teknis, yang mengakibatkan kerugian besar dalam transmisi sinyal optik dan kehilangan penyisipan perangkat, dan biayanya terlalu tinggi. Oleh karena itu, kita harus mencoba mengoptimalkan struktur perangkat terintegrasi dan meningkatkan presisi perangkat.
Dalam teknologi komunikasi optik, teknologi amplifikasi optik merupakan salah satu teknologi pendukung, dan teknologi penguat optik semikonduktor berkembang pesat. Saat ini, kinerja penguat optik semikonduktor telah sangat ditingkatkan, terutama dalam pengembangan teknologi optik generasi baru seperti multiplexing pembagian panjang gelombang atau mode peralihan optik. Dengan berkembangnya industri informasi, teknologi amplifikasi optik yang cocok untuk berbagai pita dan aplikasi yang berbeda akan diperkenalkan, dan pengembangan serta penelitian teknologi baru pasti akan membuat teknologi penguat optik semikonduktor terus berkembang dan maju.
Waktu posting: 25-Feb-2025