چیست؟تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی
تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی نوعی تقویت‌کننده نوری است که از یک محیط بهره نیمه‌هادی استفاده می‌کند. این تقویت‌کننده شبیه به دیود لیزر است که در آن آینه در انتهای پایینی با یک پوشش نیمه‌بازتاب جایگزین می‌شود. نور سیگنال از طریق یک موجبر تک‌حالته نیمه‌هادی منتقل می‌شود. ابعاد عرضی موجبر ۱-۲ میکرومتر و طول آن در حدود ۰.۵-۲ میلی‌متر است. حالت موجبر همپوشانی قابل توجهی با ناحیه فعال (تقویت) دارد که توسط جریان پمپ می‌شود. جریان تزریق شده غلظت حامل خاصی را در باند رسانش ایجاد می‌کند و امکان انتقال نوری باند رسانش به باند ظرفیت را فراهم می‌کند. اوج بهره زمانی اتفاق می‌افتد که انرژی فوتون کمی بیشتر از انرژی شکاف باند باشد. تقویت‌کننده نوری SOA معمولاً در سیستم‌های مخابراتی به شکل دم‌اسبی با طول موج عملیاتی حدود ۱۳۰۰ نانومتر یا ۱۵۰۰ نانومتر استفاده می‌شود و تقریباً ۳۰ دسی‌بل بهره ارائه می‌دهد.
تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی SOAیک قطعه اتصال PN با ساختار چاه کوانتومی کرنشی است. بایاس مستقیم خارجی تعداد ذرات دی‌الکتریک را معکوس می‌کند. پس از ورود نور تحریک خارجی، تابش تحریک‌شده تولید می‌شود و تقویت سیگنال‌های نوری را به دست می‌آورد. هر سه فرآیند انتقال انرژی فوق در ... وجود دارند.تقویت‌کننده نوری SOAتقویت سیگنال‌های نوری بر اساس گسیل القایی است. فرآیندهای جذب القایی و گسیل القایی به طور همزمان وجود دارند. جذب القایی نور پمپ می‌تواند برای تسریع بازیابی حامل‌ها مورد استفاده قرار گیرد و در عین حال، پمپ الکتریکی می‌تواند الکترون‌ها را به سطح انرژی بالایی (باند رسانش) ارسال کند. هنگامی که تابش خودبه‌خودی تقویت می‌شود، نویز تابش خودبه‌خودی تقویت‌شده تشکیل می‌شود. تقویت‌کننده نوری SOA بر اساس تراشه‌های نیمه‌هادی است.
تراشه‌های نیمه‌هادی از نیمه‌هادی‌های مرکب مانند GaAs/AlGaAs، InP/AlGaAs، InP/InGaAsP و InP/InAlGaAs و غیره تشکیل شده‌اند. این‌ها همچنین موادی برای ساخت لیزرهای نیمه‌هادی هستند. طراحی موجبر SOA مشابه یا یکسان با لیزرها است. تفاوت در این است که لیزرها برای تولید و حفظ نوسان سیگنال نوری، نیاز به تشکیل یک حفره تشدید در اطراف محیط تقویت دارند. سیگنال نوری قبل از خروجی، چندین بار در حفره تقویت می‌شود. درتقویت‌کننده SOA(آنچه در اینجا مورد بحث قرار می‌دهیم محدود به تقویت‌کننده‌های موج سیار مورد استفاده در اکثر کاربردها است)، نور فقط باید یک بار از محیط تقویت عبور کند و بازتاب معکوس حداقل است. ساختار تقویت‌کننده SOA از سه ناحیه تشکیل شده است: ناحیه P، ناحیه I (لایه فعال یا گره) و ناحیه N. لایه فعال معمولاً از چاه‌های کوانتومی تشکیل شده است که می‌توانند راندمان تبدیل فوتوالکتریک را بهبود بخشیده و جریان آستانه را کاهش دهند.
شکل 1 لیزر فیبری با SOA یکپارچه برای تولید پالس‌های نوری
برای انتقال کانال اعمال می‌شود
SOAها معمولاً نه تنها برای تقویت به کار می‌روند: بلکه می‌توانند در زمینه ارتباطات فیبر نوری، کاربردهای مبتنی بر فرآیندهای غیرخطی مانند بهره اشباع یا قطبش فاز متقاطع، که از تغییر غلظت حامل در تقویت‌کننده نوری SOA برای به دست آوردن ضرایب شکست متغیر استفاده می‌کنند، نیز مورد استفاده قرار گیرند. این اثرات را می‌توان در انتقال کانال (تبدیل طول موج)، تبدیل فرمت مدولاسیون، بازیابی کلاک، بازسازی سیگنال و تشخیص الگو و غیره در سیستم‌های مالتی پلکس تقسیم طول موج اعمال کرد.
با پیشرفت فناوری مدار مجتمع اپتوالکترونیکی و کاهش هزینه‌های تولید، زمینه‌های کاربردی تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی SOA به عنوان تقویت‌کننده‌های پایه، دستگاه‌های نوری کاربردی و اجزای زیرسیستم همچنان در حال گسترش خواهد بود.
زمان ارسال: ۲۳ ژوئن ۲۰۲۵