Serie de amplificadores ópticos: Introducción a los amplificadores ópticos semiconductores

amplificador ópticoSerie: Introducción al amplificador óptico semiconductor

amplificador óptico semiconductor(SOA) es un amplificador óptico basado en medios de ganancia semiconductores. Es esencialmente similar a un tubo láser semiconductor acoplado a fibra, con el espejo final reemplazado por una película antirreflectante. Se pueden utilizar guías de onda inclinadas para reducir aún más la reflectividad final. La luz de señal se transmite generalmente a través de una guía de onda monomodo semiconductora, con una dimensión lateral de 1-2 μm y una longitud aproximada de 0,5-2 mm. El modo de la guía de onda se superpone significativamente con la región activa (de amplificación), que es bombeada por corriente. La inyección de corriente genera una cierta densidad de portadores en la banda de conducción, lo que permite transiciones ópticas de la banda de conducción a la banda de valencia. La ganancia máxima se produce con energías de fotones ligeramente superiores a la energía de la banda prohibida.

Principio de funcionamiento del amplificador óptico semiconductor
Amplificadores ópticos semiconductores(SOA) amplifican las señales de luz incidente mediante emisión estimulada y su mecanismo es el mismo que el de los láseres semiconductores.Amplificador óptico SOAes simplemente un láser semiconductor sin retroalimentación, y su núcleo es obtener ganancia óptica invirtiendo el número de partículas cuando el amplificador óptico semiconductor se bombea óptica o eléctricamente.
Tipos deAmplificador óptico de semiconductores SOA
Según el papel que desempeña SOA en los sistemas del cliente, se pueden dividir en cuatro categorías: SOA serie, amplificador, SOA conmutada y preamplificador.
1. Inserción directa: mayor ganancia, Psat moderada; NF y PDG más bajos, generalmente asociados con SOA independiente de la polarización.
2. Potenciador: mayor Psat, menor ganancia, generalmente dependiente de la polarización;
3. Interruptor: mayor relación de extinción y tiempo de subida/bajada más rápido;
4. Preamplificador: adecuado para distancias de transmisión más largas, menor NF y mayor ganancia.
Ventajas del amplificador óptico SOA Semiconductor
La ganancia óptica proporcionada por SOA dentro del ancho de banda es relativamente independiente de la longitud de onda de la señal óptica incidente.
Inyecte corriente como una señal de bombeo amplificada, en lugar de un bombeo óptico.
Debido a su tamaño compacto, SOA se puede integrar con múltiples dispositivos fotónicos de guía de ondas en un solo sustrato plano.
4. Utilizan la misma tecnología que los láseres de diodo.
SOA puede operar en las bandas espectrales de comunicación de 1300 nm y 1550 nm, con un ancho de banda más amplio (hasta 100 nm).
6. Pueden configurarse e integrarse para servir como preamplificadores en el extremo del receptor óptico.
SOA se puede utilizar como una puerta lógica simple en redes ópticas WDM.

Limitaciones del amplificador óptico de semiconductores SOA
La SOA puede proporcionar una potencia óptica de salida de hasta decenas de milivatios (mW), lo cual suele ser suficiente para el funcionamiento de un solo canal en enlaces de comunicación de fibra óptica. Sin embargo, los sistemas WDM pueden requerir hasta varios mW de potencia por canal.
2. Debido a que el acoplamiento de las fibras ópticas de entrada dentro y fuera de los chips integrados SOA a menudo causa pérdida de señal, SOA debe proporcionar una ganancia óptica adicional para minimizar el impacto de esta pérdida en los aspectos de entrada/salida de la región activa.
SOA es muy sensible a la polarización de las señales ópticas de entrada.
4. Generan niveles más altos de ruido en medios activos que los amplificadores de fibra.
Si se amplifican múltiples canales ópticos según sea necesario en aplicaciones WDM, SOA provocará una diafonía grave.