Série d'amplificateurs optiques : Introduction aux amplificateurs optiques à semi-conducteurs

Amplificateur optiqueSérie : Introduction à l'amplificateur optique à semi-conducteurs

Amplificateur optique à semi-conducteurUn amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA) est un dispositif optique basé sur un milieu amplificateur semi-conducteur. Il s'apparente à un tube laser semi-conducteur couplé à une fibre, dont le miroir d'extrémité est remplacé par un film antireflet. Des guides d'ondes inclinés peuvent être utilisés pour réduire davantage la réflectivité d'extrémité. La lumière du signal est généralement transmise à travers un guide d'ondes monomode semi-conducteur, de dimensions latérales 1 à 2 µm et d'une longueur d'environ 0,5 à 2 mm. Le mode du guide d'ondes chevauche significativement la région active (d'amplification), qui est pompée par courant. L'injection de courant génère une certaine densité de porteurs dans la bande de conduction, permettant les transitions optiques de la bande de conduction à la bande de valence. Le gain maximal est atteint pour des énergies photoniques légèrement supérieures à l'énergie de la bande interdite.

Principe de fonctionnement d'un amplificateur optique à semi-conducteur
Amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA) amplifient les signaux lumineux incidents par émission stimulée, et leur mécanisme est le même que celui des lasers à semi-conducteurs.Amplificateur optique SOAIl s'agit simplement d'un laser à semi-conducteur sans rétroaction, dont le principe consiste à obtenir un gain optique en inversant le nombre de particules lorsque l'amplificateur optique à semi-conducteur est pompé optiquement ou électriquement.
Types deAmplificateur optique à semi-conducteur SOA
Selon le rôle joué par les SOA dans les systèmes clients, on peut les diviser en quatre catégories : SOA série, amplificateur, SOA à commutation et préamplificateur.
1. Insertion directe : gain plus élevé, Psat modéré ; NF et PDG plus faibles, généralement associés à un SOA indépendant de la polarisation.
2. Amplificateur : Psat plus élevé, gain plus faible, généralement dépendant de la polarisation ;
3. Interrupteur : taux d'extinction plus élevé et temps de montée/descente plus rapide ;
4. Préamplificateur : convient aux longues distances de transmission, aux faibles facteurs de bruit et aux gains plus élevés.
Avantages de l'amplificateur optique à semi-conducteurs SOA
Le gain optique fourni par le SOA dans la bande passante est relativement indépendant de la longueur d'onde du signal optique incident.
Injecter le courant sous forme de signal de pompe amplifié, plutôt que par pompage optique.
Grâce à sa taille compacte, le SOA peut être intégré à plusieurs dispositifs photoniques à guide d'ondes sur un seul substrat planaire.
4. Ils utilisent la même technologie que les lasers à diodes.
Les SOA peuvent fonctionner dans les bandes spectrales de communication de 1300 nm et 1550 nm, avec une bande passante plus large (jusqu'à 100 nm).
6. Ils peuvent être configurés et intégrés pour servir de préamplificateurs à l'extrémité du récepteur optique.
L'architecture SOA peut être utilisée comme une porte logique simple dans les réseaux optiques WDM.

Limitations de l'amplificateur optique à semi-conducteurs SOA
Les amplificateurs à semi-conducteurs (SOA) peuvent fournir une puissance optique de sortie allant jusqu'à plusieurs dizaines de milliwatts (mW), ce qui est généralement suffisant pour un fonctionnement monocanal dans les liaisons de communication par fibre optique. Cependant, les systèmes WDM peuvent nécessiter jusqu'à plusieurs mW de puissance par canal.
2. En raison du couplage des fibres optiques d'entrée et de sortie des puces intégrées SOA provoquant souvent une perte de signal, le SOA doit fournir un gain optique supplémentaire pour minimiser l'impact de cette perte sur les aspects d'entrée/sortie de la région active.
Le SOA est très sensible à la polarisation des signaux optiques d'entrée.
4. Ils génèrent des niveaux de bruit plus élevés dans les milieux actifs que les amplificateurs à fibre.
Si plusieurs canaux optiques sont amplifiés comme nécessaire dans les applications WDM, le SOA provoquera une diaphonie importante.