تقویت‌کننده نوریمجموعه: مقدمه‌ای بر تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی
تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی(SOA) یک تقویت‌کننده نوری مبتنی بر محیط بهره نیمه‌هادی است. اساساً مانند یک لوله لیزر نیمه‌هادی کوپل شده با فیبر است که آینه انتهایی آن با یک فیلم ضد انعکاس جایگزین شده است. می‌توان از موجبرهای کج‌شده برای کاهش بیشتر بازتاب انتهایی استفاده کرد. نور سیگنال معمولاً از طریق یک موجبر تک حالته نیمه‌هادی، با ابعاد جانبی 1-2 میکرومتر و طول تقریبی 0.5-2 میلی‌متر، منتقل می‌شود. حالت موجبر به طور قابل توجهی با ناحیه فعال (تقویت) که توسط جریان پمپ می‌شود، همپوشانی دارد. تزریق جریان، چگالی حامل خاصی را در باند رسانش ایجاد می‌کند و امکان انتقال نوری از باند رسانش به باند ظرفیت را فراهم می‌کند. حداکثر بهره در انرژی‌های فوتونی کمی بالاتر از انرژی شکاف نواری رخ می‌دهد.
اصل کار تقویت کننده نوری نیمه هادی
تقویت‌کننده‌های نوری نیمه‌هادی (سرویس گرا (SOA)) سیگنال‌های نور فرودی را از طریق گسیل القایی تقویت می‌کنند و مکانیسم آنها مشابه لیزرهای نیمه‌هادی است.تقویت‌کننده نوری SOAفقط یک لیزر نیمه‌هادی بدون بازخورد است و هسته اصلی آن به دست آوردن بهره نوری با معکوس کردن تعداد ذرات هنگام پمپ شدن نوری یا الکتریکی تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی است.
انواعتقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی SOA
با توجه به نقشی که SOA در سیستم‌های مشتری ایفا می‌کند، می‌توان آنها را به چهار دسته تقسیم کرد: سریال، تقویت‌کننده، SOA سوئیچینگ و پیش تقویت‌کننده.
۱. درج مستقیم: بهره بالاتر، Psat متوسط؛ NF و PDG پایین‌تر، معمولاً با SOA مستقل از قطبش مرتبط است.
۲. تقویت‌کننده: Psat بالاتر، بهره پایین‌تر، معمولاً وابسته به قطبش؛
۳. تغییر: نسبت انقراض بالاتر و زمان صعود/سقوط سریع‌تر؛
۴. پیش تقویت‌کننده: مناسب برای فواصل انتقال طولانی‌تر، NF پایین‌تر و بهره بالاتر.
مزایای تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی SOA
بهره نوری ارائه شده توسط SOA در پهنای باند، نسبتاً مستقل از طول موج سیگنال نوری فرودی است.
جریان را به عنوان یک سیگنال پمپ تقویت‌شده تزریق کنید، نه به صورت پمپاژ نوری.
به دلیل اندازه جمع و جور، SOA می‌تواند با چندین دستگاه فوتونیک موجبر روی یک زیرلایه مسطح واحد ادغام شود.
۴. از همان فناوری لیزرهای دیودی استفاده می‌کنند.
SOA می‌تواند در باندهای طیفی ارتباطی ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر، با پهنای باند وسیع‌تر (تا ۱۰۰ نانومتر) عمل کند.
۶. آنها می‌توانند طوری پیکربندی و ادغام شوند که به عنوان پیش تقویت‌کننده در انتهای گیرنده نوری عمل کنند.
SOA می‌تواند به عنوان یک گیت منطقی ساده در شبکه‌های نوری WDM مورد استفاده قرار گیرد.
محدودیت‌های تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی SOA
SOA می‌تواند توان نوری خروجی تا ده‌ها میلی‌وات (mW) را فراهم کند که معمولاً برای عملکرد تک کاناله در لینک‌های ارتباطی فیبر نوری کافی است. با این حال، سیستم‌های WDM ممکن است به چندین میلی‌وات توان در هر کانال نیاز داشته باشند.
۲. با توجه به اتصال فیبرهای نوری ورودی به داخل و خارج از تراشه‌های مجتمع SOA که اغلب باعث افت سیگنال می‌شوند، SOA باید بهره نوری اضافی را فراهم کند تا تأثیر این افت بر جنبه‌های ورودی/خروجی ناحیه فعال را به حداقل برساند.
SOA به شدت به قطبش سیگنال‌های نوری ورودی حساس است.
۴. آنها در محیط‌های فعال، سطوح بالاتری از نویز نسبت به تقویت‌کننده‌های فیبری تولید می‌کنند.
اگر در کاربردهای WDM، چندین کانال نوری در صورت نیاز تقویت شوند، SOA باعث تداخل شدید خواهد شد.
زمان ارسال: ۲۴ فوریه ۲۰۲۵