Kuidas lähebpooljuhtide optiline võimendisaavutada võimendus?
Pärast suure mahutavusega optilise kiudude kommunikatsiooni ajastu tulekut on optiline võimendustehnoloogia kiiresti arenenud.Optilised võimendidvõimendage sisendoptilisi signaale stimuleeritud kiirgusel või stimuleeritud hajumisel. Tööpõhimõtte kohaselt saab optilisi võimendeid jagada pooljuhtide optilisteks võimenditeks (Soa) jaOptilised kiudumisvõimendid. Nende seas,pooljuhtide optilised võimendidkasutatakse laialdaselt optilises suhtluses laia võimendusega riba, hea integreerimise ja laia lainepikkusega vahemiku eeliste tõttu. Need koosnevad aktiivsetest ja passiivsetest piirkondadest ning aktiivne piirkond on võimenduspiirkond. Kui valgusignaal läbib aktiivse piirkonna, põhjustab see elektronid energia kaotamise ja maapinna olekusse footonite kujul, millel on sama lainepikkus kui valgusignaal, võimendades sellega valgusignaali. Pooljuhtide optiline võimendi teisendab pooljuhtide kandja tagurpidi osakeseks sõiduvoolu abil, võimendab süstitud seemnevalguse amplituudi ja säilitab süstitud seemnevalguse põhilised füüsilised omadused, näiteks polarisatsioon, joone laius ja sagedus. Töövoolu suurenemisega suureneb ka väljundoptiline võimsus teatud funktsionaalse suhte korral.
Kuid see kasv ei ole piirideta, kuna pooljuhtide optilistel võimenditel on küllastusnähtused. Nähtus näitab, et kui sisendoptiline võimsus on konstantne, suureneb võimendus süstitud kandja kontsentratsiooni suurenemisega, kuid kui süstitud kandja kontsentratsioon on liiga suur, siis võimendus küllastub või isegi väheneb. Kui süstitud kandja kontsentratsioon on konstantne, suureneb väljundvõimsus sisendvõimsuse suurenemisega, kuid kui sisendoptiline võimsus on liiga suur, on ergastatud kiirgusest põhjustatud kandja tarbimissagedus liiga suur, mille tulemuseks on võimenduse küllastumine või langus. Võimaluse küllastusnähtuse põhjuseks on aktiivse piirkonna materjali elektronide ja footonite vastastikmõju. Ükskõik, kas footonid, mis on genereeritud võimenduskeskkonnas või välistes footonites, on stimuleeritud kiirguse tarbijate kiirus seotud kiirusega, millega kandjad täiendavad vastava energiataseme ajaliselt. Lisaks stimuleeritud kiirgusele muutub ka muude tegurite tarbitud kandjakiirus, mis mõjutab kahjulikult suurenemist.
Kuna pooljuhtide optiliste võimendite kõige olulisem funktsioon on lineaarne võimendus, peamiselt võimenduse saavutamiseks, saab seda kasutada toitevõimendite, liini võimendite ja sidesüsteemide eelvõimenditena. Edastamise otsas kasutatakse pooljuhtide optilist võimendit võimsusvõimendina, et suurendada väljundvõimsust süsteemi edastamisotsas, mis võib oluliselt suurendada süsteemi pagasiruumi releekaugust. Ülekandeliinil saab pooljuhti optilist võimendit kasutada lineaarse releevõimendina, nii et ülekande regeneratiivse relee vahemaa saab uuesti hüppeliste piiride abil pikendada. Vastuvõtvas otsas saab pooljuht optilist võimendit kasutada eelvõimendina, mis võib vastuvõtja tundlikkust oluliselt parandada. Pooljuhtide optiliste võimendite võimenduse küllastumise omadused põhjustavad bitti suurenemise eelmise bitijärjestusega. Väikeste kanalite vahelist mustri efekti võib nimetada ka elektrikatkestuse modulatsiooni efektiks. See tehnika kasutab mitme kanali vahelise suundumustevahelise modulatsiooni efekti statistilist keskmist ja tutvustab keskmise intensiivsuse pidevat lainet tala säilitamiseks, tihendades seega võimendi koguvõimendit. Seejärel väheneb kanalite vaheline võidu modulatsiooni efekt.
Pooljuhtide optilistel võimenditel on lihtne struktuur, lihtne integreerimine ja need võivad võimendada erinevate lainepikkuste optilisi signaale ning neid kasutatakse laialdaselt erinevat tüüpi laserite integreerimisel. Praegu on pooljuhtide optilistel võimenditel põhinev laserintegratsioonitehnoloogia küpseks, kuid järgmises kolmes aspektis tuleb siiski teha jõupingutusi. Üks on vähendada haakeseadme kadu optilise kiuga. Pooljuhtide optilise võimendi peamine probleem on see, et kiudude kadu on suur. Sidumise efektiivsuse parandamiseks saab ühendussüsteemile lisada objektiivi, et minimeerida peegelduse kadu, parandada tala sümmeetriat ja saavutada kõrge efektiivsusega sidumine. Teine eesmärk on vähendada pooljuhtide optiliste võimendite polarisatsiooni tundlikkust. Polarisatsiooni karakteristik viitab peamiselt langeva valguse polarisatsiooni tundlikkusele. Kui pooljuhtide optilist võimendit ei ole spetsiaalselt töödelda, väheneb võimenduse tõhus ribalaius. Kvantkaevu struktuur võib tõhusalt parandada pooljuhtide optiliste võimendite stabiilsust. Pooljuhtide optiliste võimendite polarisatsiooni tundlikkuse vähendamiseks on võimalik uurida lihtsat ja paremat kvantkaevu struktuuri. Kolmas on integreeritud protsessi optimeerimine. Praegu on pooljuhtide optiliste võimendite ja laserite integreerimine tehnilises töötlemisel liiga keeruline ja tülikas, mille tulemuseks on optilise signaali ülekande ja seadme sisestamise kadumise suur kaotus ning kulud on liiga kõrge. Seetõttu peaksime proovima integreeritud seadmete struktuuri optimeerida ja seadmete täpsust parandada.
Optilise kommunikatsioonitehnoloogias on optiline võimendustehnoloogia üks toetavaid tehnoloogiaid ja pooljuht optiline võimenditehnoloogia areneb kiiresti. Praegu on pooljuhtide optiliste võimendite jõudlust märkimisväärselt paranenud, eriti uue põlvkonna optiliste tehnoloogiate väljatöötamisel, näiteks lainepikkuse jagunemise multipleksimine või optilised lülitusrežiimid. Infotööstuse arendamisega võetakse kasutusele erinevatele ribadele ja erinevatele rakendustele sobiv optiline võimendustehnoloogia ning uute tehnoloogiate väljatöötamine ja uurimine muudab pooljuhtide optilise võimendi tehnoloogia paratamatult arenema ja õitsengu.
Postiaeg: 25. veebruar 20125