Apa itu penguat optik semikonduktor?

Apa itupenguat optik semikonduktor

Penguat optik semikonduktor (SOA) adalah jenis penguat optik yang menggunakan medium penguatan semikonduktor. Mirip dengan dioda laser, di mana cermin di ujung bawah diganti dengan lapisan semi-reflektif. Cahaya sinyal ditransmisikan melalui pandu gelombang mode tunggal semikonduktor. Dimensi transversal pandu gelombang adalah 1-2 mikrometer dan panjangnya sekitar 0,5-2 mm. Mode pandu gelombang memiliki tumpang tindih yang signifikan dengan daerah aktif (penguatan), yang dipompa oleh arus. Arus yang disuntikkan menghasilkan konsentrasi pembawa tertentu di pita konduksi, memungkinkan transisi optik dari pita konduksi ke pita valensi. Penguatan puncak terjadi ketika energi foton sedikit lebih besar daripada energi celah pita. Penguat optik SOA biasanya digunakan dalam sistem telekomunikasi dalam bentuk pigtail, dengan panjang gelombang operasi sekitar 1300 nm atau 1500 nm, memberikan penguatan sekitar 30 dB.

ItuPenguat optik semikonduktor SOAadalah perangkat sambungan PN dengan struktur sumur kuantum regangan. Bias maju eksternal membalikkan jumlah partikel dielektrik. Setelah cahaya eksitasi eksternal masuk, radiasi terstimulasi dihasilkan, sehingga terjadi amplifikasi sinyal optik. Ketiga proses transfer energi di atas ada di dalamPenguat optik SOAPenguatan sinyal optik didasarkan pada emisi terstimulasi. Proses penyerapan terstimulasi dan emisi terstimulasi terjadi secara bersamaan. Penyerapan terstimulasi dari cahaya pompa dapat dimanfaatkan untuk mempercepat pemulihan pembawa muatan, dan pada saat yang sama, pompa listrik dapat mengirim elektron ke tingkat energi tinggi (pita konduksi). Ketika radiasi spontan diperkuat, akan terbentuk derau radiasi spontan yang diperkuat. Penguat optik SOA didasarkan pada chip semikonduktor.

Chip semikonduktor tersusun dari semikonduktor senyawa, seperti GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP dan InP/InAlGaAs, dll. Ini juga merupakan material untuk membuat laser semikonduktor. Desain pandu gelombang SOA sama atau mirip dengan laser. Perbedaannya terletak pada laser yang perlu membentuk rongga resonansi di sekitar medium penguatan untuk menghasilkan dan mempertahankan osilasi sinyal optik. Sinyal optik akan diperkuat beberapa kali di dalam rongga sebelum dikeluarkan.Penguat SOA(yang kita bahas di sini terbatas pada penguat gelombang berjalan yang digunakan di sebagian besar aplikasi), cahaya hanya perlu melewati medium penguatan sekali, dan pantulan balik minimal. Struktur penguat SOA terdiri dari tiga area: Area P, Area I (lapisan aktif atau node), dan Area N. Lapisan aktif biasanya terdiri dari sumur kuantum, yang dapat meningkatkan efisiensi konversi fotolistrik dan mengurangi arus ambang batas.

Gambar 1. Laser serat optik dengan SOA terintegrasi untuk menghasilkan pulsa optik.

Diterapkan pada transfer saluran

SOA biasanya tidak hanya diterapkan pada penguatan: SOA juga dapat digunakan di bidang komunikasi serat optik, aplikasi yang berbasis pada proses nonlinier seperti penguatan saturasi atau polarisasi fase silang, yang memanfaatkan variasi konsentrasi pembawa dalam penguat optik SOA untuk mendapatkan indeks bias yang bervariasi. Efek ini dapat diterapkan pada transfer kanal (konversi panjang gelombang), konversi format modulasi, pemulihan clock, regenerasi sinyal, dan pengenalan pola, dll. dalam sistem multiplexing pembagian panjang gelombang.

Dengan kemajuan teknologi sirkuit terpadu optoelektronik dan penurunan biaya produksi, bidang aplikasi penguat optik semikonduktor SOA sebagai penguat dasar, perangkat optik fungsional, dan komponen subsistem akan terus meluas.