Serie de amplificadores ópticos: Introducción a los amplificadores ópticos semiconductores

amplificador ópticoSerie: Introducción al amplificador óptico semiconductor

amplificador óptico semiconductorUn amplificador óptico semiconductor (SOA) es un amplificador óptico basado en medios semiconductores de ganancia. Esencialmente, es 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 semiconductora monomodo, con una dimensión lateral de 1-2 μm y una longitud de aproximadamente 0,5-2 mm. El modo de la guía de onda se superpone significativamente con la región activa (de amplificación), la cual se excita mediante corriente. La inyección de corriente genera una cierta densidad de portadores en la banda de conducción, lo que permite transiciones ópticas desde la banda de conducción a la banda de valencia. La ganancia máxima se produce a energías fotónicas ligeramente superiores a la energía de la banda prohibida.

Principio de funcionamiento de un 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 esencia consiste en obtener ganancia óptica invirtiendo el número de partículas cuando el amplificador óptico semiconductor es bombeado óptica o eléctricamente.
Tipos deAmplificador óptico semiconductor SOA
Según el papel que desempeña la SOA en los sistemas de los clientes, se pueden dividir en cuatro categorías: serie, amplificador, SOA de conmutación y preamplificador.
1. Inserción directa: mayor ganancia, Psat moderada; NF y PDG menores, generalmente asociada con SOA independiente de la polarización.
2. Potenciador: Mayor Psat, menor ganancia, generalmente dependiente de la polarización;
3. Interruptor: mayor índice 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 semiconductor (SOA)
La ganancia óptica proporcionada por el SOA dentro del ancho de banda es relativamente independiente de la longitud de onda de la señal óptica incidente.
Inyectar corriente como una señal de bombeo amplificada, en lugar de bombeo óptico.
Debido a su tamaño compacto, el SOA se puede integrar con múltiples dispositivos fotónicos de guía de onda en un único sustrato plano.
4. Utilizan la misma tecnología que los láseres de diodo.
La 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. Se pueden configurar e integrar para que funcionen como preamplificadores en el extremo del receptor óptico.
Un SOA puede utilizarse como una puerta lógica simple en redes ópticas WDM.

Limitaciones del amplificador óptico semiconductor SOA
Los SOA pueden proporcionar una potencia óptica de salida de hasta decenas de milivatios (mW), lo que 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 y salida de los chips integrados SOA a menudo causa pérdida de señal, el SOA debe proporcionar ganancia óptica adicional para minimizar el impacto de esta pérdida en los aspectos de entrada/salida de la región activa.
El SOA es altamente sensible a la polarización de las señales ópticas de entrada.
4. Generan niveles de ruido más altos en medios activos que los amplificadores de fibra.
Si se amplifican múltiples canales ópticos según sea necesario en aplicaciones WDM, la SOA provocará una diafonía severa.