Nasıl?yarı iletken optik amplifikatöramplifikasyon elde etmek?
Büyük kapasiteli optik fiber iletişiminin ortaya çıkmasından sonra optik amplifikasyon teknolojisi hızla gelişti.Optik amplifikatörleruyarılmış radyasyona veya uyarılmış saçılmaya dayalı giriş optik sinyallerini yükseltir. Çalışma prensibine göre, optik amplifikatörler yarı iletken optik amplifikatörlere (SOA) Veoptik fiber amplifikatörler. Aralarında,yarı iletken optik amplifikatörlerGeniş kazanç bandı, iyi entegrasyon ve geniş dalga boyu aralığı avantajları sayesinde optik iletişimde yaygın olarak kullanılırlar. Aktif ve pasif bölgelerden oluşurlar ve aktif bölge kazanç bölgesidir. Işık sinyali aktif bölgeden geçtiğinde, elektronların enerji kaybetmesine ve ışık sinyaliyle aynı dalga boyuna sahip fotonlar şeklinde temel duruma geri dönmesine neden olur ve böylece ışık sinyalini yükseltir. Yarı iletken optik amplifikatör, yarı iletken taşıyıcıyı sürüş akımıyla ters parçacığa dönüştürür, enjekte edilen tohum ışığı genliğini yükseltir ve enjekte edilen tohum ışığının polarizasyon, çizgi genişliği ve frekans gibi temel fiziksel özelliklerini korur. Çalışma akımının artmasıyla, çıkış optik gücü de belirli bir işlevsel ilişki içinde artar.
Ancak bu büyüme sınırsız değildir, çünkü yarı iletken optik amplifikatörler bir kazanç doygunluk fenomenine sahiptir. Fenomen, giriş optik gücü sabit olduğunda, kazancın enjekte edilen taşıyıcı konsantrasyonunun artmasıyla arttığını, ancak enjekte edilen taşıyıcı konsantrasyonu çok büyük olduğunda kazancın doygunluğa ulaşacağını veya hatta azalacağını gösterir. Enjekte edilen taşıyıcı konsantrasyonu sabit olduğunda, çıkış gücü giriş gücünün artmasıyla artar, ancak giriş optik gücü çok büyük olduğunda, uyarılmış radyasyonun neden olduğu taşıyıcı tüketim oranı çok büyüktür ve bunun sonucunda kazanç doygunluğu veya düşüşü meydana gelir. Kazanç doygunluğu fenomeninin nedeni, aktif bölge malzemesindeki elektronlar ve fotonlar arasındaki etkileşimdir. Kazanç ortamında üretilen fotonlar veya harici fotonlar olsun, uyarılmış radyasyonun taşıyıcıları tüketme hızı, taşıyıcıların zamanla karşılık gelen enerji seviyesine yenilenme hızıyla ilgilidir. Uyarılmış radyasyona ek olarak, diğer faktörler tarafından tüketilen taşıyıcı oranı da değişir ve bu da kazanç doygunluğunu olumsuz etkiler.
Yarı iletken optik amplifikatörlerin en önemli işlevi doğrusal amplifikasyon olduğundan, esas olarak amplifikasyon elde etmek için, iletişim sistemlerinde güç amplifikatörleri, hat amplifikatörleri ve ön amplifikatörler olarak kullanılabilirler. İletim ucunda, yarı iletken optik amplifikatör sistemin iletim ucundaki çıkış gücünü artırmak için bir güç amplifikatörü olarak kullanılır, bu da sistem gövdesinin röle mesafesini büyük ölçüde artırabilir. İletim hattında, yarı iletken optik amplifikatör doğrusal röle amplifikatörü olarak kullanılabilir, böylece iletim rejeneratif röle mesafesi tekrar büyük sıçramalarla uzatılabilir. Alıcı ucunda, yarı iletken optik amplifikatör ön amplifikatör olarak kullanılabilir, bu da alıcının hassasiyetini büyük ölçüde artırabilir. Yarı iletken optik amplifikatörlerin kazanç doygunluk özellikleri, bit başına kazancın önceki bit dizisiyle ilişkili olmasına neden olacaktır. Küçük kanallar arasındaki desen etkisi, çapraz kazanç modülasyon etkisi olarak da adlandırılabilir. Bu teknik, birden fazla kanal arasındaki çapraz kazanç modülasyon etkisinin istatistiksel ortalamasını kullanır ve ışını korumak için süreçte orta yoğunlukta sürekli bir dalga tanıtarak amplifikatörün toplam kazancını sıkıştırır. Daha sonra kanallar arasındaki çapraz kazanç modülasyon etkisi azaltılır.
Yarı iletken optik amplifikatörler basit bir yapıya, kolay entegrasyona sahiptir ve farklı dalga boylarındaki optik sinyalleri yükseltebilir ve çeşitli lazer tiplerinin entegrasyonunda yaygın olarak kullanılır. Şu anda, yarı iletken optik amplifikatörlere dayalı lazer entegrasyon teknolojisi olgunlaşmaya devam ediyor, ancak aşağıdaki üç hususta hala çaba gösterilmesi gerekiyor. Birincisi, optik fiber ile kuplaj kaybını azaltmaktır. Yarı iletken optik amplifikatörün temel sorunu, fiber ile kuplaj kaybının büyük olmasıdır. Kuplaj verimliliğini artırmak için, yansıma kaybını en aza indirmek, ışının simetrisini iyileştirmek ve yüksek verimli kuplaj elde etmek için kuplaj sistemine bir lens eklenebilir. İkincisi, yarı iletken optik amplifikatörlerin polarizasyon hassasiyetini azaltmaktır. Polarizasyon karakteristiği esas olarak olay ışığının polarizasyon hassasiyetini ifade eder. Yarı iletken optik amplifikatör özel olarak işlenmezse, kazancın etkin bant genişliği azalacaktır. Kuantum kuyusu yapısı, yarı iletken optik amplifikatörlerin kararlılığını etkili bir şekilde iyileştirebilir. Yarı iletken optik amplifikatörlerin polarizasyon hassasiyetini azaltmak için basit ve üstün bir kuantum kuyusu yapısını incelemek mümkündür. Üçüncüsü, entegre işlemin optimizasyonudur. Şu anda, yarı iletken optik amplifikatörlerin ve lazerlerin entegrasyonu teknik işlemede çok karmaşık ve zahmetlidir, bu da optik sinyal iletiminde ve cihaz ekleme kaybında büyük bir kayba neden olur ve maliyeti çok yüksektir. Bu nedenle, entegre cihazların yapısını optimize etmeye ve cihazların hassasiyetini artırmaya çalışmalıyız.
Optik iletişim teknolojisinde, optik amplifikasyon teknolojisi destekleyici teknolojilerden biridir ve yarı iletken optik amplifikatör teknolojisi hızla gelişmektedir. Şu anda, yarı iletken optik amplifikatörlerin performansı, özellikle dalga boyu bölmeli çoğullama veya optik anahtarlama modları gibi yeni nesil optik teknolojilerin geliştirilmesinde büyük ölçüde iyileştirilmiştir. Bilgi endüstrisinin gelişmesiyle, farklı bantlar ve farklı uygulamalar için uygun optik amplifikasyon teknolojisi tanıtılacak ve yeni teknolojilerin geliştirilmesi ve araştırılması kaçınılmaz olarak yarı iletken optik amplifikatör teknolojisinin gelişmeye ve gelişmeye devam etmesini sağlayacaktır.
Gönderi zamanı: 25-Şub-2025