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-conducteur(SOA) est un amplificateur optique basé sur un milieu de gain semi-conducteur. Il s'apparente à un tube laser à semi-conducteur couplé à une fibre, dont le miroir terminal est remplacé par un film antireflet. Des guides d'ondes inclinés peuvent être utilisés pour réduire davantage la réflectivité terminale. Le signal lumineux est généralement transmis par un guide d'ondes monomode semi-conducteur, d'une dimension latérale de 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 (amplification), pompée par le courant. L'injection de courant génère une certaine densité de porteurs dans la bande de conduction, permettant des transitions optiques de la bande de conduction à la bande de valence. Le gain maximal se produit à des énergies de photons 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, et son cœur est d'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, ils peuvent être divisés en quatre catégories : série, booster, commutation SOA 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. Enhancer : Psat plus élevé, gain plus faible, généralement dépendant de la polarisation ;
3. Commutateur : taux d'extinction plus élevé et temps de montée/descente plus rapide ;
4. Préamplificateur : adapté aux distances de transmission plus longues, à un NF plus faible et à un gain plus élevé.
Avantages de l'amplificateur optique à semi-conducteurs SOA
Le gain optique fourni par SOA dans la bande passante est relativement indépendant de la longueur d'onde du signal optique incident.
Injectez du courant sous forme de signal de pompage amplifié, plutôt que de pompage optique.
En raison de sa taille compacte, le SOA peut être intégré à plusieurs dispositifs photoniques à guide d'ondes sur un seul substrat plan.
4. Ils utilisent la même technologie que les lasers à diode.
SOA peut 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.
SOA peut être utilisé comme une simple porte logique dans les réseaux optiques WDM.

Limitations de l'amplificateur optique à semi-conducteurs SOA
Les systèmes 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 sur des 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 dans et hors des puces intégrées SOA provoquant souvent une perte de signal, SOA doit fournir un gain optique supplémentaire pour minimiser l'impact de cette perte sur les aspects 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 selon les besoins dans les applications WDM, le SOA provoquera une diaphonie importante.