Bagaimana melakukannyapenguat optik semikonduktormencapai amplifikasi?
Setelah munculnya era komunikasi serat optik berkapasitas besar, teknologi amplifikasi optik telah berkembang dengan cepat.Amplifier optikmemperkuat sinyal optik input berdasarkan radiasi yang distimulasi atau hamburan yang distimulasi. Menurut prinsip kerja, amplifier optik dapat dibagi menjadi amplifier optik semikonduktor (SOA) Danamplifier serat optik. Di antara mereka,amplifier optik semikonduktorbanyak digunakan dalam komunikasi optik berdasarkan keunggulan pita gain lebar, integrasi yang baik dan rentang panjang gelombang yang luas. Mereka terdiri dari daerah aktif dan pasif, dan wilayah aktif adalah wilayah gain. Ketika sinyal cahaya melewati daerah aktif, 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 dengan arus penggerak, memperkuat amplitudo cahaya biji yang disuntikkan, dan mempertahankan karakteristik fisik dasar dari cahaya biji yang disuntikkan seperti polarisasi, lebar garis dan frekuensi. Dengan meningkatnya arus kerja, daya optik output juga meningkat dalam hubungan fungsional tertentu.
Tetapi pertumbuhan ini bukan tanpa batas, karena amplifier optik semikonduktor memiliki fenomena saturasi gain. Fenomena menunjukkan bahwa ketika daya optik input konstan, gain meningkat dengan meningkatnya konsentrasi pembawa yang disuntikkan, tetapi ketika konsentrasi pembawa yang disuntikkan terlalu besar, gain akan jenuh atau bahkan berkurang. Ketika konsentrasi pembawa yang disuntikkan konstan, daya output meningkat dengan meningkatnya daya input, tetapi ketika daya optik input terlalu besar, laju konsumsi pembawa yang disebabkan oleh radiasi tereksitasi terlalu besar, menghasilkan saturasi atau penurunan gain. Alasan untuk fenomena saturasi gain adalah interaksi antara elektron dan foton dalam bahan wilayah aktif. Apakah foton yang dihasilkan dalam medium penguatan atau foton eksternal, laju di mana radiasi yang distimulasi mengkonsumsi operator terkait dengan laju di mana operator mengisi kembali ke tingkat energi yang sesuai dalam waktu. Selain radiasi yang distimulasi, laju pembawa yang dikonsumsi oleh faktor -faktor lain juga berubah, yang berdampak buruk pada saturasi gain.
Karena fungsi terpenting dari amplifier optik semikonduktor adalah amplifikasi linier, terutama untuk mencapai amplifikasi, ini dapat digunakan sebagai penguat daya, amplifier saluran dan preamplifier dalam sistem komunikasi. Pada ujung transmisi, penguat optik semikonduktor digunakan sebagai penguat daya untuk meningkatkan daya output di ujung transmisi sistem, yang dapat sangat meningkatkan jarak relai batang sistem. Di saluran transmisi, amplifier optik semikonduktor dapat digunakan sebagai penguat relai linier, sehingga jarak relai regeneratif transmisi dapat diperluas lagi dengan lompatan dan batas. Di ujung penerima, penguat optik semikonduktor dapat digunakan sebagai preamplifier, yang dapat sangat meningkatkan sensitivitas penerima. Karakteristik saturasi gain dari amplifier optik semikonduktor akan menyebabkan gain per bit terkait dengan urutan bit sebelumnya. Efek pola antara saluran kecil juga dapat disebut efek modulasi lintas-gain. Teknik ini menggunakan rata-rata statistik efek modulasi lintas-gain antara beberapa saluran dan memperkenalkan gelombang kontinu intensitas medium dalam proses untuk mempertahankan balok, sehingga mengompres gain total penguat. Kemudian efek modulasi lintas-gain antara saluran berkurang.
Amplifier optik semikonduktor memiliki struktur sederhana, integrasi yang mudah, dan dapat memperkuat sinyal optik dari panjang gelombang yang berbeda, dan banyak digunakan dalam integrasi berbagai jenis laser. Saat ini, teknologi integrasi laser berdasarkan amplifier optik semikonduktor terus matang, tetapi upaya masih perlu dilakukan dalam tiga aspek berikut. Salah satunya adalah mengurangi kehilangan kopling dengan serat optik. Masalah utama penguat optik semikonduktor adalah bahwa kehilangan kopling dengan serat besar. Untuk meningkatkan efisiensi kopling, lensa dapat ditambahkan ke sistem kopling untuk meminimalkan kehilangan refleksi, meningkatkan simetri balok, dan mencapai kopling efisiensi tinggi. Yang kedua adalah mengurangi sensitivitas polarisasi dari amplifier optik semikonduktor. Karakteristik polarisasi terutama mengacu pada sensitivitas polarisasi cahaya insiden. Jika penguat optik semikonduktor tidak diproses secara khusus, bandwidth yang efektif dari gain akan dikurangi. Struktur sumur kuantum dapat secara efektif meningkatkan stabilitas amplifier optik semikonduktor. Dimungkinkan untuk mempelajari struktur sumur kuantum yang sederhana dan unggul untuk mengurangi sensitivitas polarisasi dari amplifier optik semikonduktor. Yang ketiga adalah optimalisasi proses terintegrasi. Saat ini, integrasi amplifier optik semikonduktor dan laser terlalu rumit dan rumit dalam pemrosesan teknis, 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 ketepatan perangkat.
Dalam teknologi komunikasi optik, teknologi amplifikasi optik adalah salah satu teknologi pendukung, dan teknologi penguat optik semikonduktor berkembang pesat. Saat ini, kinerja amplifier optik semikonduktor telah sangat ditingkatkan, terutama dalam pengembangan teknologi optik generasi baru seperti mode multiplexing divisi panjang gelombang atau mode switching optik. Dengan pengembangan industri informasi, teknologi amplifikasi optik yang cocok untuk band yang berbeda dan aplikasi yang berbeda akan diperkenalkan, dan pengembangan dan penelitian teknologi baru pasti akan membuat teknologi penguat optik semikonduktor terus berkembang dan makmur.
Waktu posting: Feb-25-2025