반도체 광 증폭기는 어떻게 증폭을 달성합니까?

어떻게반도체 광 증폭기증폭을 달성하다?

대용량 광섬유 통신 시대가 도래하면서 광 증폭 기술이 급속히 발전했습니다.광 증폭기유도 복사 또는 유도 산란을 기반으로 입력 광 신호를 증폭합니다. 작동 원리에 따라 광 증폭기는 반도체 광 증폭기(SOA) 그리고광섬유 증폭기. 그 중에서도반도체 광 증폭기넓은 이득 대역, 우수한 집적도, 넓은 파장 범위라는 장점 덕분에 광통신에 널리 사용됩니다. 이들은 활성 영역과 수동 영역으로 구성되며, 활성 영역은 이득 영역입니다. 광 신호가 활성 영역을 통과하면 전자가 에너지를 잃고 광 신호와 동일한 파장을 갖는 광자의 형태로 기저 상태로 돌아가 광 신호를 증폭합니다. 반도체 광 증폭기는 구동 전류에 의해 반도체 캐리어를 역입자로 변환하고, 주입된 시드 광의 진폭을 증폭하며, 편광, 선폭, 주파수와 같은 주입된 시드 광의 기본적인 물리적 특성을 유지합니다. 작동 전류가 증가함에 따라 출력 광 전력도 특정 함수 관계로 증가합니다.

하지만 이러한 성장에는 한계가 있습니다. 반도체 광 증폭기는 이득 포화 현상을 가지고 있기 때문입니다. 이 현상은 입력 광 전력이 일정할 때 주입된 캐리어 농도가 증가함에 따라 이득이 증가하지만, 주입된 캐리어 농도가 너무 높으면 이득이 포화되거나 심지어 감소하는 것을 보여줍니다. 주입된 캐리어 농도가 일정할 때 입력 전력이 증가함에 따라 출력 전력이 증가하지만, 입력 광 전력이 너무 높으면 여기된 복사선에 의한 캐리어 소모율이 너무 높아 이득이 포화되거나 감소합니다. 이득 포화 현상의 원인은 활성 영역 물질에서 전자와 광자 사이의 상호작용입니다. 이득 매질에서 생성된 광자든 외부 광자든, 자극된 복사선이 캐리어를 소모하는 속도는 캐리어가 시간 경과에 따라 해당 에너지 준위로 재충전되는 속도와 관련이 있습니다. 자극된 복사선 외에도 다른 요인에 의해 소모되는 캐리어 속도도 변하여 이득 포화에 부정적인 영향을 미칩니다.

반도체 광 증폭기의 가장 중요한 기능은 선형 증폭으로, 주로 증폭을 달성하기 때문에 통신 시스템에서 전력 증폭기, 라인 증폭기, 전치 증폭기로 사용될 수 있습니다. 송신단에서는 반도체 광 증폭기를 전력 증폭기로 사용하여 시스템 송신단의 출력 전력을 향상시켜 시스템 트렁크의 릴레이 거리를 크게 늘릴 수 있습니다. 전송선에서는 반도체 광 증폭기를 선형 릴레이 증폭기로 사용하여 전송 재생 릴레이 거리를 다시 비약적으로 늘릴 수 있습니다. 수신단에서는 반도체 광 증폭기를 전치 증폭기로 사용하여 수신기 감도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 반도체 광 증폭기의 이득 포화 특성은 비트당 이득을 이전 비트 시퀀스와 연관시킵니다. 작은 채널 간의 패턴 효과는 교차 이득 변조 효과라고도 합니다. 이 기술은 여러 채널 간의 교차 이득 변조 효과의 통계적 평균을 사용하고, 빔을 유지하기 위해 중간 강도의 연속파를 프로세스에 도입하여 증폭기의 전체 이득을 압축합니다. 그러면 채널 간의 교차 이득 변조 효과가 감소합니다.

반도체 광 증폭기는 구조가 간단하고 집적화가 용이하며, 다양한 파장의 광 신호를 증폭할 수 있어 다양한 유형의 레이저 집적에 널리 사용됩니다. 현재 반도체 광 증폭기 기반 레이저 집적 기술은 지속적으로 발전하고 있지만, 다음 세 가지 측면에서 여전히 노력이 필요합니다. 첫째, 광섬유와의 결합 손실을 줄이는 것입니다. 반도체 광 증폭기의 주요 문제점은 광섬유와의 결합 손실이 크다는 것입니다. 결합 효율을 향상시키기 위해 결합 시스템에 렌즈를 추가하여 반사 손실을 최소화하고, 빔의 대칭성을 개선하며, 고효율 결합을 달성할 수 있습니다. 둘째, 반도체 광 증폭기의 편광 감도를 줄이는 것입니다. 편광 특성은 주로 입사광의 편광 감도를 나타냅니다. 반도체 광 증폭기에 특수 가공을 하지 않으면 이득의 유효 대역폭이 감소합니다. 양자 우물 구조는 반도체 광 증폭기의 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 반도체 광 증폭기의 편광 감도를 낮추기 위해 간단하고 우수한 양자 우물 구조를 연구할 수 있습니다. 셋째, 집적 공정을 최적화하는 것입니다. 현재 반도체 광 증폭기와 레이저의 집적은 기술적으로 너무 복잡하고 까다로워 광신호 전송 손실과 소자 삽입 손실이 크고 비용도 매우 높습니다. 따라서 집적 소자의 구조를 최적화하고 소자의 정밀도를 향상시켜야 합니다.

광통신 기술에서 광 증폭 기술은 핵심 기술 중 하나이며, 반도체 광 증폭기 기술은 빠르게 발전하고 있습니다. 현재 반도체 광 증폭기의 성능은 크게 향상되었으며, 특히 파장 분할 다중화(WDM)나 광 스위칭 모드와 같은 차세대 광 기술의 발전이 두드러집니다. 정보 산업의 발전에 따라 다양한 대역과 다양한 응용 분야에 적합한 광 증폭 기술이 도입될 것이며, 새로운 기술의 개발과 연구는 반도체 광 증폭기 기술의 지속적인 발전과 발전을 필연적으로 가져올 것입니다.