כיצד מגבר אופטי מוליך למחצה משיג הגברה?

איך כןמגבר אופטי מוליך למחצהלהשיג הגברה?

לאחר כניסת עידן התקשורת הסיבים האופטיים בעלי קיבולת גדולה, טכנולוגיית הגברה אופטית התפתחה במהירות.מגברים אופטייםהגבירו אותות אופטיים קלט על בסיס קרינה מגורה או פיזור מגורה. על פי עיקרון העבודה, ניתן לחלק מגברים אופטיים למגברים אופטיים מוליכים למחצה (SOA) ומגברי סיבים אופטייםו ביניהם,מגברים אופטיים מוליכים למחצהנמצאים בשימוש נרחב בתקשורת אופטית מכוח היתרונות של פס רווח רחב, שילוב טוב וטווח אורך גל רחב. הם מורכבים מאזורים פעילים ופסיביים, והאזור הפעיל הוא אזור הרווח. כאשר אות האור עובר באזור הפעיל, הוא גורם לאלקטרונים לאבד אנרגיה ולחזור למצב הקרקע בצורה של פוטונים, בעלי אורך גל זהה לאות האור, ובכך מגבירים את אות האור. המגבר האופטי של מוליך למחצה ממיר את המנשא מוליך למחצה לחלקיק ההפוך על ידי זרם הנהיגה, מגביר את משרעת אור הזרע המוזרקת ושומר על המאפיינים הפיזיים הבסיסיים של אור הזרע המוזרק כמו קיטוב, רוחב קו ותדר. עם עליית הזרם העובד, הכוח האופטי הפלט גדל גם הוא במערכת יחסים פונקציונלית מסוימת.

אולם צמיחה זו אינה ללא גבולות, מכיוון שמגברים אופטיים מוליכים למחצה יש תופעת רוויה רווחית. התופעה מראה שכאשר הכוח האופטי הקלט קבוע, הרווח עולה עם העלייה בריכוז המנשא המוזרק, אך כאשר ריכוז המנשא המוזרק גדול מדי, הרווח ירווי או אפילו יקטן. כאשר ריכוז המנשא המוזרק קבוע, כוח הפלט עולה עם עליית כוח הקלט, אך כאשר הכוח האופטי הקלט גדול מדי, קצב צריכת המנשא הנגרם כתוצאה מקרינה נרגשת גדול מדי, וכתוצאה מכך רוויה או ירידה. הסיבה לתופעת הרוויה ברווח היא האינטראקציה בין אלקטרונים לפוטונים בחומר האזור הפעיל. בין אם הפוטונים שנוצרו במדיום הרווח או הפוטונים החיצוניים, הקצב בו הקרינה המגורה צורכת את המובילים קשורה לקצב בו המובילים מתחדשים לרמת האנרגיה המתאימה בזמן. בנוסף לקרינה המגורה, גם שיעור המוביל הנצרך על ידי גורמים אחרים משתנה, מה שמשפיע לרעה על הרוויה ברווח.

מכיוון שהפונקציה החשובה ביותר של מגברים אופטיים מוליכים למחצה היא הגברה ליניארית, בעיקר להשגת הגברה, היא יכולה לשמש כמגברי כוח, מגברי קו וממצירי קדם במערכות תקשורת. בסוף השידור, המגבר האופטי למוליך למחצה משמש כמגבר כוח כדי לשפר את כוח הפלט בקצה השידור של המערכת, שיכול להגדיל מאוד את מרחק הממסר של תא המטען. בקו ההולכה, ניתן להשתמש במגבר האופטי של מוליך למחצה מוליך כמגבר ממסר ליניארי, כך שניתן יהיה להרחיב שוב את מרחק הממסר ההתחדשות של ההעברה על ידי קפיצות וגבולות. בסוף הקבלה, המגבר האופטי למוליך למחצה יכול לשמש כמגבר קדם, שיכול לשפר מאוד את הרגישות של המקלט. מאפייני הרוויה של הרווח של מגברים אופטיים מוליכים למחצה יגרמו לרווח לכל סיביות להיות קשור לרצף הסיביות הקודם. ניתן לכנות גם את אפקט התבנית בין ערוצים קטנים אפקט אפנון חוצה רווח. טכניקה זו משתמשת בממוצע הסטטיסטי של השפעת אפנון חוצה רווח בין מספר ערוצים ומציגה גל רציף בעוצמה בינונית בתהליך כדי לשמור על הקורה, ובכך לדחוס את הרווח הכולל של המגבר. ואז מופחת אפקט האפנון החוצה-רווח בין הערוצים.

למגברים אופטיים של מוליכים למחצה יש מבנה פשוט, שילוב קל ויכולים להגביר אותות אופטיים באורכי גל שונים, והם נמצאים בשימוש נרחב בשילוב של סוגים שונים של לייזרים. נכון לעכשיו, טכנולוגיית האינטגרציה של לייזר המבוססת על מגברים אופטיים מוליכים למחצה ממשיכה להתבגר, אך עדיין יש לבצע את המאמצים בשלושת ההיבטים הבאים. האחת היא להפחית את אובדן הצימוד עם הסיב האופטי. הבעיה העיקרית של המגבר האופטי של מוליכים למחצה היא שאובדן הצימוד עם הסיב גדול. על מנת לשפר את יעילות הצימוד, ניתן להוסיף עדשה למערכת הצימוד כדי למזער את אובדן ההשתקפות, לשפר את הסימטריה של הקורה ולהשיג צימוד יעילות גבוהה. השנייה היא להפחית את רגישות הקיטוב של מגברים אופטיים מוליכים למחצה. מאפיין הקיטוב מתייחס בעיקר לרגישות הקיטוב של אור האירוע. אם המגבר האופטי של מוליך למחצה אינו מעובד במיוחד, רוחב הפס האפקטיבי של הרווח יופחת. מבנה באר הקוונטים יכול לשפר ביעילות את היציבות של מגברים אופטיים מוליכים למחצה. ניתן ללמוד מבנה באר קוונטי פשוט ומעולה כדי להפחית את הרגישות לקיטוב של מגברים אופטיים מוליכים למחצה. השלישי הוא אופטימיזציה של התהליך המשולב. נכון לעכשיו, שילובם של מגברים אופטיים ומיזרים מוליכים למחצה הוא מסובך ומסורבל מדי בעיבוד טכני, וכתוצאה מכך אובדן גדול בהעברת אות אופטית ואובדן החדרת מכשירים, והעלות גבוהה מדי. לכן עלינו לנסות לייעל את מבנה המכשירים המשולבים ולשפר את דיוק המכשירים.

בטכנולוגיית תקשורת אופטית, טכנולוגיית הגברה אופטית היא אחת הטכנולוגיות התומכות, וטכנולוגיית המגבר האופטי של מוליכים למחצה מתפתחת במהירות. נכון לעכשיו, הביצועים של מגברים אופטיים מוליכים למחצה שופרו מאוד, במיוחד בפיתוח טכנולוגיות אופטיות מהדור החדש כגון חלוקת אורך גל או מצבי מיתוג אופטיים. עם פיתוח ענף המידע, תוצג טכנולוגיית ההגברה האופטית המתאימה ללהקות שונות ויישומים שונים, והפיתוח והמחקר של טכנולוגיות חדשות יביאו בהכרח את טכנולוגיית המגבר האופטי למחצה מוליכים למחצה להמשיך ולשגשג.