Nasıl?yarı iletken optik amplifikatöramplifikasyon elde etmek?
Büyük kapasiteli optik fiber iletişim çağının başlamasıyla birlikte optik amplifikasyon teknolojisi hızla gelişti.Optik amplifikatörlerGiriş optik sinyallerini uyarılmış radyasyon veya uyarılmış saçılmaya dayalı olarak yükseltir. Çalışma prensibine göre, optik amplifikatörler yarı iletken optik amplifikatörler (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 kaybetmelerine ve ışık sinyaliyle aynı dalga boyuna sahip fotonlar şeklinde temel duruma dönmelerine neden olur ve böylece ışık sinyalini yükseltir. Yarı iletken optik amplifikatör, yarı iletken taşıyıcıyı sürücü akımla ters parçacığa dönüştürür, enjekte edilen tohum ışığının genliğini yükseltir ve enjekte edilen tohum ışığının polarizasyon, çizgi genişliği ve frekans gibi temel fiziksel özelliklerini korur. Çalışma akımının artmasıyla birlikte, çıkış optik gücü de belirli bir işlevsel ilişki içinde artar.
Ancak bu büyüme sınırsız değildir, çünkü yarı iletken optik amplifikatörler bir kazanç doygunluğu fenomenine sahiptir. Bu fenomen, giriş optik gücü sabit olduğunda kazancın enjekte edilen taşıyıcı konsantrasyonunun artmasıyla arttığını, ancak enjekte edilen taşıyıcı konsantrasyonu çok büyük olduğunda kazancın doygunluğa ulaştığını veya hatta azaldığını 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 büyük olur ve bu da kazancın doygunluğa ulaşmasına veya azalmasına neden olur. Kazanç doygunluğu fenomeninin nedeni, malzemenin aktif bölgesindeki elektronlar ve fotonlar arasındaki etkileşimdir. İster kazanç ortamında üretilen fotonlar ister harici fotonlar olsun, uyarılmış radyasyonun taşıyıcıları tüketme hızı, taşıyıcıların zamanla karşılık gelen enerji seviyesine yenilenme hızıyla ilişkilidir. 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, haberleşme sistemlerinde güç amplifikatörü, hat amplifikatörü ve ön amplifikatör olarak kullanılabilirler. Verici tarafta, yarı iletken optik amplifikatör, sistemin verici tarafındaki çıkış gücünü artırmak için bir güç amplifikatörü olarak kullanılır ve bu da sistem gövdesinin röle mesafesini büyük ölçüde artırabilir. İletim hattında, yarı iletken optik amplifikatör doğrusal bir röle amplifikatörü olarak kullanılabilir, böylece iletim rejeneratif röle mesafesi büyük ölçüde artırılabilir. Alıcı tarafta, yarı iletken optik amplifikatör ön amplifikatör olarak kullanılabilir ve bu da alıcının hassasiyetini büyük ölçüde artırabilir. Yarı iletken optik amplifikatörlerin kazanç doygunluk özellikleri, bit başına kazancın önceki bit dizisiyle ilişkili olmasına neden olur. 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 yoğunluklu sürekli bir dalga oluşturarak amplifikatörün toplam kazancını sıkıştırır. Böylece 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 türlerinin entegrasyonunda yaygın olarak kullanılır. Şu anda, yarı iletken optik amplifikatörlere dayalı lazer entegrasyon teknolojisi olgunlaşmaya devam etmektedir, ancak aşağıdaki üç konuda hala çalışmalar yapılması gerekmektedir. Birincisi, optik fiberle kuplaj kaybını azaltmaktır. Yarı iletken optik amplifikatörlerin temel sorunu, fiberle 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 gelen ışığın 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 artırabilir. Yarı iletken optik amplifikatörlerin polarizasyon hassasiyetini azaltmak için basit ve üstün bir kuantum kuyusu yapısı üzerinde çalışmak mümkündür. Üçüncüsü, entegre işlemin optimizasyonudur. Günümüzde, yarı iletken optik amplifikatörlerin ve lazerlerin entegrasyonu teknik açıdan çok karmaşık ve zahmetlidir; bu da optik sinyal iletiminde ve cihaz yerleştirme kaybında büyük kayıplara ve maliyetlere yol açar. Bu nedenle, entegre cihazların yapısını optimize etmeye ve hassasiyetini artırmaya çalışmalıyız.
Optik iletişim teknolojisinde, optik amplifikasyon teknolojisi destekleyici teknolojilerden biridir ve yarı iletken optik amplifikatör teknolojisi hızla gelişmektedir. Günümüzde, özellikle dalga boyu bölmeli çoğullama veya optik anahtarlama modları gibi yeni nesil optik teknolojilerin geliştirilmesiyle, yarı iletken optik amplifikatörlerin performansı büyük ölçüde iyileştirilmiştir. Bilişim sektörünün gelişmesiyle birlikte, farklı bantlar ve farklı uygulamalar için uygun optik amplifikasyon teknolojileri ortaya çıkacak ve yeni teknolojilerin geliştirilmesi ve araştırılması, yarı iletken optik amplifikatör teknolojisinin gelişmeye ve gelişmeye devam etmesini kaçınılmaz kılacaktır.
Gönderi zamanı: 25 Şubat 2025