سلسلة مكبرات الصوت الضوئية: مقدمة إلى مكبرات الصوت الضوئية شبه الموصلة

مضخم بصريسلسلة: مقدمة في مضخمات أشباه الموصلات الضوئية

مضخم بصري شبه موصلمضخم أشباه الموصلات البصري (SOA) هو مضخم بصري يعتمد على وسائط تضخيم من أشباه الموصلات. وهو يشبه إلى حد كبير أنبوب ليزر شبه موصل موصول بألياف بصرية، مع استبدال المرآة النهائية بغشاء مضاد للانعكاس. ويمكن استخدام الموجهات المائلة لتقليل انعكاسية النهاية بشكل أكبر. عادةً ما يُنقل ضوء الإشارة عبر موجه أحادي النمط شبه موصل، بأبعاد جانبية تتراوح بين 1 و2 ميكرومتر وطول يتراوح بين 0.5 و2 مليمتر تقريبًا. يتداخل نمط الموجه بشكل كبير مع المنطقة النشطة (منطقة التضخيم)، والتي تُضخ بواسطة التيار. يؤدي حقن التيار إلى توليد كثافة حاملات معينة في نطاق التوصيل، مما يسمح بالانتقالات الضوئية من نطاق التوصيل إلى نطاق التكافؤ. ويحدث أقصى تضخيم عند طاقات الفوتون التي تزيد قليلاً عن طاقة فجوة النطاق.

مبدأ عمل مضخم أشباه الموصلات الضوئي
مضخمات بصرية لأشباه الموصلات (SOA) تضخيم إشارات الضوء الساقطة من خلال الانبعاث المحفز، وآليتها هي نفسها آلية ليزرات أشباه الموصلات.مضخم بصري SOAهو مجرد ليزر أشباه موصلات بدون تغذية راجعة، وجوهره هو الحصول على كسب بصري عن طريق عكس عدد الجسيمات عندما يتم ضخ مكبر الصوت البصري لأشباه الموصلات بصريًا أو كهربائيًا.
أنواعمضخم بصري شبه موصل SOA
وفقًا للدور الذي تلعبه SOA في أنظمة العملاء، يمكن تقسيمها إلى أربع فئات: التسلسلية، والمعززة، وSOA التبديلية، والمضخم المسبق.
1. الإدخال المباشر: كسب أعلى، تشبع متوسط؛ ضوضاء أقل وفرق جهد أقل، يرتبط عادةً بـ SOA مستقل عن الاستقطاب.
2. المُحسِّن: Psat أعلى، كسب أقل، يعتمد عادة على الاستقطاب؛
3. المفتاح: نسبة إطفاء أعلى ووقت صعود/هبوط أسرع؛
4. مضخم أولي: مناسب لمسافات نقل أطول، وضوضاء أقل، وكسب أعلى.
مزايا مضخم أشباه الموصلات الضوئي (SOA)
إن الكسب البصري الذي توفره مضخمات أشباه الموصلات الضوئية ضمن نطاق التردد مستقل نسبيًا عن الطول الموجي للإشارة الضوئية الساقطة.
حقن التيار كإشارة ضخ مكبرة، بدلاً من الضخ الضوئي.
بفضل حجمها الصغير، يمكن دمج SOA مع أجهزة ضوئية متعددة للموجات على ركيزة مستوية واحدة.
4. يستخدمون نفس تقنية ليزرات الديود.
يمكن لـ SOA العمل في نطاقات الطيف للاتصالات 1300 نانومتر و 1550 نانومتر، مع عرض نطاق ترددي أوسع (يصل إلى 100 نانومتر).
6. يمكن تهيئتها ودمجها لتعمل كمضخمات أولية في نهاية جهاز الاستقبال البصري.
يمكن استخدام مضخمات أشباه الموصلات البصرية (SOA) كبوابة منطقية بسيطة في الشبكات الضوئية بتقنية تقسيم الطول الموجي (WDM).

قيود مضخمات أشباه الموصلات الضوئية
يمكن لمضخمات أشباه الموصلات البصرية (SOA) توفير طاقة ضوئية تصل إلى عشرات الميلي واط (mW)، وهي عادةً ما تكون كافية لتشغيل قناة واحدة في وصلات الاتصالات بالألياف الضوئية. مع ذلك، قد تتطلب أنظمة تقسيم الطول الموجي (WDM) طاقة تصل إلى عدة ميلي واط لكل قناة.
2. نظرًا لأن اقتران الألياف الضوئية المدخلة داخل وخارج رقائق SOA المتكاملة غالبًا ما يتسبب في فقدان الإشارة، يجب أن توفر SOA كسبًا بصريًا إضافيًا لتقليل تأثير هذا الفقد على جوانب الإدخال / الإخراج للمنطقة النشطة.
تُعد مضخمات أشباه الموصلات البصرية حساسة للغاية لاستقطاب الإشارات الضوئية المدخلة.
4. إنها تولد مستويات أعلى من الضوضاء في الوسائط النشطة مقارنة بمضخمات الألياف.
إذا تم تضخيم قنوات بصرية متعددة حسب الحاجة في تطبيقات WDM، فإن SOA ستسبب تداخلًا شديدًا.