이란 무엇인가반도체 광 증폭기
반도체 광 증폭기는 반도체 이득 매질을 사용하는 광 증폭기의 한 유형입니다. 레이저 다이오드와 유사하며, 하단 거울 대신 반반사 코팅이 사용됩니다. 신호광은 반도체 단일 모드 도파관을 통해 전송됩니다. 도파관의 가로 크기는 1~2마이크로미터이고 길이는 0.5~2mm 정도입니다. 도파관 모드는 전류에 의해 펌핑되는 활성(증폭) 영역과 상당히 중첩됩니다. 주입된 전류는 전도대에 특정 캐리어 농도를 생성하여 전도대에서 가전자대로의 광학적 전이를 가능하게 합니다. 최대 이득은 광자 에너지가 밴드갭 에너지보다 약간 클 때 발생합니다. SOA 광 증폭기는 일반적으로 통신 시스템에서 피그테일 형태로 사용되며, 작동 파장은 약 1300nm 또는 1500nm이며 약 30dB의 이득을 제공합니다.
그만큼SOA 반도체 광 증폭기는 변형 양자 우물 구조를 갖는 PN 접합 소자입니다. 외부 순방향 바이어스는 유전체 입자의 수를 반전시킵니다. 외부 여기광이 입사되면 유도 복사가 발생하여 광 신호가 증폭됩니다. 위의 세 가지 에너지 전달 과정은 모두SOA 광 증폭기광 신호 증폭은 유도 방출에 기반합니다. 유도 흡수와 유도 방출 과정은 동시에 발생합니다. 펌프 광의 유도 흡수는 캐리어의 회복을 가속화하는 데 활용될 수 있으며, 동시에 전기 펌프는 전자를 높은 에너지 준위(전도대)로 보낼 수 있습니다. 자발 복사가 증폭되면 증폭된 자발 복사 잡음이 형성됩니다. SOA 광 증폭기는 반도체 칩을 기반으로 합니다.
반도체 칩은 GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP, InP/InAlGaAs 등과 같은 화합물 반도체로 구성됩니다. 이러한 반도체는 반도체 레이저를 만드는 재료이기도 합니다. SOA의 도파관 설계는 레이저와 동일하거나 유사합니다. 차이점은 레이저가 광 신호의 발진을 생성하고 유지하기 위해 이득 매질 주위에 공진 공동을 형성해야 한다는 것입니다. 광 신호는 출력되기 전에 공동 내에서 여러 번 증폭됩니다.SOA 증폭기(여기서 논의하는 내용은 대부분의 응용 분야에서 사용되는 진행파 증폭기에 국한됩니다.) 빛은 이득 매질을 한 번만 통과하면 되며, 역반사는 최소화됩니다. SOA 증폭기 구조는 영역 P, 영역 I(활성층 또는 노드), 영역 N의 세 영역으로 구성됩니다. 활성층은 일반적으로 양자 우물로 구성되며, 이는 광전 변환 효율을 향상시키고 문턱 전류를 감소시킬 수 있습니다.
그림 1 광 펄스 생성을 위한 SOA가 통합된 파이버 레이저
채널 전송에 적용됨
SOA는 일반적으로 증폭에만 적용되는 것이 아니라, 광섬유 통신 분야에서도 사용될 수 있습니다. 포화 이득이나 교차 위상 편광과 같은 비선형 프로세스를 기반으로 하는 응용 분야에서는 SOA 광 증폭기의 캐리어 농도 변화를 활용하여 다양한 굴절률을 얻을 수 있습니다. 이러한 효과는 파장 분할 다중화 시스템에서 채널 전송(파장 변환), 변조 형식 변환, 클럭 복구, 신호 재생성 및 패턴 인식 등에 적용될 수 있습니다.
광전자 집적 회로 기술의 발전과 제조 비용의 감소로 인해 기본 증폭기, 기능성 광학 소자 및 하위 시스템 구성 요소로서 SOA 반도체 광 증폭기의 응용 분야가 계속 확대될 것입니다.
게시 시간: 2025년 6월 23일