Wéi funktionéiertHalbleiter-opteschen VerstärkerVerstäerkung erreechen?
Nom Opkomme vun der Ära vun der grousser Kapazitéit vun der Glasfaserkommunikatioun huet sech d'Technologie vun der optescher Verstärkung séier entwéckelt.Optesch Verstärkerverstärken Input-optesch Signaler op Basis vun stimuléierter Stralung oder stimuléierter Streuung. Nom Funktionsprinzip kënnen optesch Verstärker an Hallefleeder-optesch Verstärker opgedeelt ginn (SOA) anoptesch FaserverstärkerËnnert hinnen,Halbleiteroptesch Verstärkergi wäit verbreet an der optescher Kommunikatioun benotzt wéinst de Virdeeler vun engem breede Verstärkungsband, enger gudder Integratioun an engem breede Wellelängteberäich. Si bestinn aus aktiven a passive Regiounen, an déi aktiv Regioun ass d'Verstärkungsregioun. Wann d'Liichtsignal duerch déi aktiv Regioun geet, verléieren d'Elektronen Energie a ginn a Form vu Photonen an de Grondzoustand zréck, déi déiselwecht Wellelängt wéi d'Liichtsignal hunn, wouduerch d'Liichtsignal verstäerkt gëtt. Den optesche Hallefleederverstärker konvertéiert den Hallefleederträger duerch den Undriffsstroum an e Réckwärtspartikel, verstärkt d'Amplitude vum injizéierte Somliicht a behält déi grondleeënd physikalesch Charakteristike vum injizéierte Somliicht, wéi Polarisatioun, Linnbreet a Frequenz. Mat der Erhéijung vum Aarbechtsstroum klëmmt och d'optesch Ausgangsleistung an enger bestëmmter funktioneller Bezéiung.
Mä dëst Wuesstem ass net ouni Grenzen, well Hallefleederoptesch Verstärker e Verstärkungssättigungsphänomen hunn. Dëst Phänomen weist, datt wann d'optesch Inputleistung konstant ass, de Verstärkungsgrad mat der Erhéijung vun der injizéierter Trägerkonzentratioun eropgeet, awer wann d'injizéiert Trägerkonzentratioun ze grouss ass, wäert de Verstärkungsgrad sättegen oder souguer erofgoen. Wann d'Konzentratioun vum injizéierte Träger konstant ass, klëmmt d'Ausgangsleistung mat der Erhéijung vun der Inputleistung, awer wann d'optesch Inputleistung ze grouss ass, ass d'Trägerkonsumquote, déi duerch ugereegt Stralung verursaacht gëtt, ze grouss, wat zu enger Verstärkungssättigung oder -réckgang féiert. De Grond fir d'Verstärkungssättigungsphänomen ass d'Interaktioun tëscht Elektronen a Photonen am Material vum aktive Beräich. Egal ob et sech ëm Photonen handelt, déi am Verstärkungsmedium generéiert ginn, oder ëm extern Photonen, d'Rate, mat där déi stimuléiert Stralung d'Träger verbraucht, hänkt mat der Rate zesummen, mat där d'Träger mat der Zäit op dat entspriechend Energieniveau nei opfëllen. Zousätzlech zu der stimuléierter Stralung ännert sech och d'Trägerquote, déi vun anere Faktoren verbraucht gëtt, wat d'Verstärkungssättigung negativ beaflosst.
Well déi wichtegst Funktioun vun optesche Hallefleederverstärker linear Verstärkung ass, haaptsächlech fir Verstärkung z'erreechen, kënne se als Leeschtungsverstärker, Linnverstärker a Virverstärker a Kommunikatiounssystemer benotzt ginn. Um Sendende gëtt den optesche Hallefleederverstärker als Leeschtungsverstärker benotzt fir d'Ausgangsleistung um Sendende vum System ze verbesseren, wat d'Relaisdistanz vum Systemtrunk staark erhéije kann. An der Transmissiounsleitung kann den optesche Hallefleederverstärker als lineare Relaisverstärker benotzt ginn, sou datt d'regenerativ Relaisdistanz vun der Transmissioun nach eng Kéier mat Spréng verlängert ka ginn. Um Empfangende kann den optesche Hallefleederverstärker als Virverstärker benotzt ginn, wat d'Sensibilitéit vum Empfänger staark verbessere kann. D'Gewënn-Sättigungseigenschaften vun optesche Hallefleederverstärker verursaachen, datt de Gewënn pro Bit mat der viregter Bitsequenz verbonnen ass. De Mustereffekt tëscht klenge Kanäl kann och Kräizgewënnmodulatiounseffekt genannt ginn. Dës Technik benotzt de statisteschen Duerchschnëtt vum Kräizgewënnmodulatiounseffekt tëscht verschiddene Kanäl a féiert dobäi eng kontinuéierlech Well mat mëttlerer Intensitéit an, fir de Stral z'erhalen an doduerch de Gesamtgewënn vum Verstärker ze kompriméieren. Dann gëtt de Kräizgewënnmodulatiounseffekt tëscht de Kanäl reduzéiert.
Hallefleiteroptesch Verstärker hunn eng einfach Struktur, einfach Integratioun a kënnen optesch Signaler vu verschiddene Wellelängten verstärken. Si gi wäit verbreet an der Integratioun vu verschiddenen Zorte vu Laser benotzt. De Moment entwéckelt sech d'Laserintegratiounstechnologie, déi op Hallefleiteroptesch Verstärker baséiert, weider, awer et mussen nach ëmmer Efforte gemaach ginn an de folgenden dräi Aspekter. Engersäits ass et, de Kopplungsverloscht mat der optescher Faser ze reduzéieren. D'Haaptproblem vum Hallefleiteroptesch Verstärker ass, datt de Kopplungsverloscht mat der Faser grouss ass. Fir d'Kopplungseffizienz ze verbesseren, kann eng Lëns dem Kopplungssystem bäigefüügt ginn, fir de Reflexiounsverloscht ze minimiséieren, d'Symmetrie vum Stral ze verbesseren an eng héich effizient Kopplung z'erreechen. Déi zweet ass et, d'Polarisatiounsempfindlechkeet vun Hallefleiteroptesch Verstärker ze reduzéieren. D'Polarisatiounscharakteristik bezitt sech haaptsächlech op d'Polarisatiounsempfindlechkeet vum afalenden Liicht. Wann den Hallefleiteroptesch Verstärker net speziell veraarbecht gëtt, gëtt déi effektiv Bandbreet vum Gewënn reduzéiert. D'Quantebrunnstruktur kann d'Stabilitéit vun Hallefleiteroptesch Verstärker effektiv verbesseren. Et ass méiglech, eng einfach a besser Quantebrunnstruktur ze studéieren, fir d'Polarisatiounsempfindlechkeet vun Hallefleiteroptesch Verstärker ze reduzéieren. Déi drëtt ass d'Optimiséierung vum integréierte Prozess. Am Moment ass d'Integratioun vun optesche Hallefleederverstärker a Laser ze komplizéiert an onpraktesch an der technescher Veraarbechtung, wat zu engem grousse Verloscht bei der optescher Signaliwwerdroung an dem Insertion-Verloscht vun den Apparater féiert, an d'Käschte sinn ze héich. Dofir solle mir probéieren, d'Struktur vun integréierten Apparater ze optimiséieren an d'Prezisioun vun den Apparater ze verbesseren.
An der optescher Kommunikatiounstechnologie ass d'optesch Verstärkungstechnologie eng vun den ënnerstëtzenden Technologien, an d'Halbleiteroptesch Verstärkertechnologie entwéckelt sech séier. Am Moment ass d'Leeschtung vun den opteschen Hallefleiterverstärker staark verbessert ginn, besonnesch an der Entwécklung vun opteschen Technologien vun der neier Generatioun wéi Wellenlängtenmultiplexing oder optesch Schaltmodi. Mat der Entwécklung vun der Informatiounsindustrie gëtt déi optesch Verstärkungstechnologie agefouert, déi fir verschidde Bänner an ënnerschiddlech Uwendungen gëeegent ass, an d'Entwécklung an d'Fuerschung vun neien Technologien wäerten zwangsleefeg dozou féieren, datt d'Halbleiteroptesch Verstärkertechnologie sech weiderentwéckelt a bléie léisst.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 25. Februar 2025