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

مكبر بصريسلسلة: مقدمة إلى مكبر الصوت البصري شبه الموصل

مكبر بصري شبه موصل(SOA) هو مُضخِّم بصري قائم على وسائط كسب أشباه الموصلات. يشبه في جوهره أنبوب ليزر أشباه الموصلات المُقترن بالألياف، حيث استُبدلت المرآة الطرفية بغشاء مضاد للانعكاس؛ ويمكن استخدام أدلة موجية مائلة لتقليل انعكاسية الطرف بشكل أكبر. عادةً ما يُنقل ضوء الإشارة عبر دليل موجي أحادي الوضع من أشباه الموصلات، بأبعاد جانبية تتراوح بين 1 و2 ميكرومتر وطول يتراوح بين 0.5 و2 مم تقريبًا. يتداخل وضع الدليل الموجي بشكل كبير مع منطقة التضخيم النشطة، التي يُضخّها التيار. يُولّد حقن التيار كثافة حاملة مُحددة في نطاق التوصيل، مما يسمح بالانتقالات الضوئية من نطاق التوصيل إلى نطاق التكافؤ. يحدث أقصى كسب عند طاقات فوتونية أعلى بقليل من طاقة فجوة النطاق.

مبدأ عمل مكبر بصري شبه موصل
مكبرات بصرية شبه موصلة(هندسة الخدمات الموجهة (SOA)) تضخيم إشارات الضوء الساقطة من خلال الانبعاث المحفز، وآليتها هي نفس آلية الليزر شبه الموصل.مكبر بصري SOAهو مجرد ليزر أشباه موصلات بدون ردود فعل، وجوهره هو الحصول على مكسب بصري عن طريق عكس عدد الجسيمات عندما يتم ضخ مكبر البصريات أشباه الموصلات بصريًا أو كهربائيًا.
أنواعمكبر بصري شبه موصل SOA
وفقا للدور الذي تلعبه SOA في أنظمة العملاء، يمكن تقسيمها إلى أربع فئات: التسلسلي، والمعزز، والتبديل SOA، والمضخم المسبق.
1. الإدخال المباشر: مكسب أعلى، Psat معتدل؛ NF أقل وPDG أقل، يرتبط عادةً بـ SOA المستقل عن الاستقطاب.
2. المعزز: Psat أعلى، مكسب أقل، يعتمد عادة على الاستقطاب؛
3. التبديل: نسبة انقراض أعلى ووقت صعود/هبوط أسرع؛
4. مكبر الصوت المسبق: مناسب لمسافات نقل أطول، وتردد NF أقل، ومكسب أعلى.
مزايا مكبر بصري شبه موصل SOA
إن المكسب البصري الذي توفره تقنية SOA ضمن النطاق الترددي مستقل نسبيًا عن طول موجة الإشارة البصرية الواردة.
حقن التيار كإشارة مضخة مكبرة، بدلاً من الضخ البصري.
بفضل حجمها الصغير، يمكن دمج SOA مع أجهزة فوتونية متعددة الموجات على ركيزة مستوية واحدة.
4. يستخدمون نفس التكنولوجيا المستخدمة في الليزر الثنائي.
يمكن لـ SOA العمل في نطاقات الطيف الاتصالي 1300 نانومتر و 1550 نانومتر، مع نطاق ترددي أوسع (حتى 100 نانومتر).
6. يمكن تكوينها ودمجها لتعمل كمضخمات مسبقة في نهاية المستقبل البصري.
يمكن استخدام SOA كبوابة منطقية بسيطة في شبكات WDM البصرية.

حدود مكبر الصوت البصري شبه الموصل SOA
يمكن أن توفر تقنية SOA طاقة بصرية خرجية تصل إلى عشرات الملي واط (mW)، وهي كافية عادةً لتشغيل قناة واحدة في وصلات اتصالات الألياف الضوئية. ومع ذلك، قد تتطلب أنظمة WDM طاقة تصل إلى عدة مللي واط لكل قناة.
2. نظرًا لأن اقتران الألياف الضوئية المدخلة داخل وخارج شرائح SOA المتكاملة غالبًا ما يتسبب في فقدان الإشارة، فيجب أن توفر SOA مكسبًا ضوئيًا إضافيًا لتقليل تأثير هذه الخسارة على جوانب الإدخال/الإخراج في المنطقة النشطة.
تتمتع تقنية SOA بحساسية عالية لاستقطاب الإشارات الضوئية المدخلة.
4. إنها تولد مستويات أعلى من الضوضاء في الوسائط النشطة مقارنة بمكبرات الألياف.
إذا تم تضخيم قنوات بصرية متعددة حسب الحاجة في تطبيقات WDM، فسوف يتسبب SOA في حدوث تداخل شديد.