Odborné znalosti

Princíp optického prepínača SOA (optický prepínač typu polovodičového optického zosilňovača)

2025-12-10

AnSOA (Semiconductor Optical Amplifier Switch)je základné optické zariadenie, ktoré realizuje prepínanie/smerovanie optického signálu na základe charakteristiky saturácie zisku polovodičového optického zosilňovača (SOA). Spája duálne funkcie „optického zosilnenia“ a „optického prepínania“ a je široko používaný v optoelektronických komunikáciách (ako sú optické moduly, optické krížové prepojenia (OXC) a optické prepojenia dátových centier), obzvlášť vhodný pre scenáre vysokorýchlostných optických sietí s vysokou hustotou.


Základný fyzikálny základ: SOA získa efekt saturácie


Aby sme pochopili optické prepínače SOA, je potrebné najprv porozumieť základnému pracovnému princípu SOA – zosilnenie stimulovanej emisie a charakteristika saturácie zisku:


Základná štruktúra SOA: V podstate ide o polovodičový vlnovod (bežne využívajúci materiálové systémy InP/InGaAsP, vhodné pre komunikačné okná 1310nm/1550nm). Dva konce vlnovodu sú antireflexné filmy (znižujúce odraz) a vnútro je dopované aktívnymi oblasťami (poskytujúce médium zosilnenia). Nosiče náboja sú vybudené na vysokú energetickú úroveň prostredníctvom elektrického vstrekovania.


Zosilnenie stimulovanej emisie: Keď vstupný optický signál (signálne svetlo) vstúpi do aktívnej oblasti SOA, vysokoenergetické nosiče sú "excitované" fotónmi signálneho svetla, aby prešli na nižšie energetické hladiny, pričom sa uvoľnia fotóny s rovnakou vlnovou dĺžkou, fázou a polarizáciou ako signálne svetlo, čím sa zosilní optický signál (zisk G je zvyčajne 10~30B).


Kľúčová charakteristika saturácie zisku: Zisk SOA nie je nekonečný – keď je injektovaný prúd fixný, maximálny zisk SOA je určený „koncentráciou nosiča“; ak je vstupný optický výkon dostatočne veľký (prekračuje „saturačný výkon Psat“), rýchlo spotrebuje vysokoenergetické nosiče v aktívnej oblasti, čo spôsobí prudký pokles zisku SOA, ktorý nakoniec vstúpi do „stavu saturácie zisku“ (v tomto bode má zisk tendenciu stabilizovať sa a už sa nemôže zvyšovať so zvyšujúcim sa vstupným optickým výkonom).


Základná logika optického prepínania SOA: Pomocou „kontrolného svetla“ na reguláciu stavu zisku SOA sa „signálne svetlo“ nepriamo zapína/vypína.


Boxoptronicsmôže poskytnúť vysoký ziskSOA zosilňovačepri 1060nm, 1310nm, 1550nm a 1560nm.

X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept