광 증폭기 시리즈: 반도체 광 증폭기 소개

광 증폭기시리즈: 반도체 광 증폭기 소개

반도체 광 증폭기(SOA)는 반도체 이득 매체를 기반으로 하는 광 증폭기입니다. 본질적으로 광섬유 결합 반도체 레이저 튜브와 유사하며, 끝 거울은 반사 방지 필름으로 대체되었습니다. 기울어진 도파관을 사용하면 끝 반사율을 더욱 낮출 수 있습니다. 신호광은 일반적으로 반도체 단일 모드 도파관을 통해 전송되며, 도파관의 측면 크기는 1~2μm, 길이는 약 0.5~2mm입니다. 도파관 모드는 전류에 의해 펌핑되는 활성(증폭) 영역과 상당히 겹칩니다. 전류를 주입하면 전도대에 특정 캐리어 밀도가 생성되어 전도대에서 가전자대로의 광학적 전이가 가능합니다. 최대 이득은 밴드갭 에너지보다 약간 높은 광자 에너지에서 발생합니다.

반도체 광 증폭기의 작동 원리
반도체 광 증폭기(SOA) 자극 방출을 통해 입사광 신호를 증폭시키며, 그 메커니즘은 반도체 레이저와 동일합니다.SOA 광 증폭기는 피드백이 없는 반도체 레이저일 뿐이며, 그 핵심은 반도체 광 증폭기를 광학적 또는 전기적으로 펌핑할 때 입자의 수를 반대로 하여 광 이득을 얻는 것입니다.
의 유형SOA 반도체 광 증폭기
SOA가 고객 시스템에서 수행하는 역할에 따라 직렬, 부스터, 스위칭 SOA, 프리앰프의 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1. 직접 삽입: 더 높은 이득, 중간 Psat; 더 낮은 NF 및 더 낮은 PDG, 일반적으로 편파 독립 SOA와 관련됨·
2. 증강제: 더 높은 Psat, 더 낮은 이득, 일반적으로 편광에 따라 다름;
3. 스위치: 더 높은 소광비와 더 빠른 상승/하강 시간;
4. 전치 증폭기: 더 긴 전송 거리, 낮은 NF, 더 높은 이득에 적합합니다.
SOA 반도체 광 증폭기의 장점
대역폭 내에서 SOA가 제공하는 광 이득은 입사 광 신호의 파장과 상대적으로 독립적입니다.
광학 펌핑이 아닌 증폭된 펌프 신호로 전류를 주입합니다.
SOA는 크기가 작기 때문에 단일 평면 기판에 여러 개의 광도파관 광자소자를 통합할 수 있습니다.
4. 다이오드 레이저와 동일한 기술을 사용합니다.
SOA는 더 넓은 대역폭(최대 100nm)으로 1300nm와 1550nm의 통신 스펙트럼 대역에서 작동할 수 있습니다.
6. 광 수신기 측에서 프리앰프로 사용되도록 구성 및 통합될 수 있습니다.
SOA는 WDM 광 네트워크에서 간단한 논리 게이트로 사용될 수 있습니다.

SOA 반도체 광 증폭기의 한계
SOA는 최대 수십 밀리와트(mW)의 출력 광 전력을 제공할 수 있으며, 이는 일반적으로 광섬유 통신 링크에서 단일 채널 작동에 충분합니다. 그러나 WDM 시스템은 채널당 최대 수 mW의 전력을 필요로 할 수 있습니다.
2. SOA 통합 칩에 입력 광섬유를 결합하고 이를 출력으로 내보내면 신호 손실이 발생하는 경우가 많으므로, SOA는 활성 영역의 입력/출력 측면에서 이러한 손실의 영향을 최소화하기 위해 추가적인 광 이득을 제공해야 합니다.
SOA는 입력 광 신호의 편광에 매우 민감합니다.
4. 광섬유 증폭기보다 활성 매체에서 더 높은 수준의 노이즈를 발생시킵니다.
WDM 애플리케이션에서 필요에 따라 여러 개의 광 채널을 증폭하면 SOA로 인해 심각한 크로스토크가 발생합니다.