SOA-principe van optische schakelaar (optische schakelaar van het type halfgeleider optische versterker)

EenSOA (schakelaar voor optische halfgeleiderversterker)is een optisch kernapparaat dat optische signaalschakeling/routering realiseert op basis van de versterkingsverzadigingskarakteristieken van een optische halfgeleiderversterker (SOA). Het combineert de dubbele functies van "optische versterking" en "optisch schakelen" en wordt veel gebruikt in opto-elektronische communicatie (zoals optische modules, optische cross-connects (OXC) en optische verbindingen in datacenters), vooral geschikt voor optische netwerkscenario's met hoge snelheid en hoge dichtheid.

Fysieke basisbasis: SOA-versterkingseffect

Om SOA optische schakelaars te begrijpen, is het noodzakelijk om eerst het kernwerkprincipe van SOA te begrijpen: gestimuleerde emissieversterking en verzadigingskarakteristieken:

SOA-basisstructuur: In wezen is het een halfgeleidergolfgeleider (gewoonlijk gebruikmakend van InP/InGaAsP-materiaalsystemen, geschikt voor 1310nm/1550nm-communicatievensters). De twee uiteinden van de golfgeleider zijn antireflectiefilms (die reflectie verminderen), en het interieur is gedoteerd met actieve gebieden (die het versterkingsmedium vormen). Ladingsdragers worden door middel van elektrische injectie tot een hoog energieniveau geëxciteerd.

Gestimuleerde emissieversterking: Wanneer het optische ingangssignaal (signaallicht) het actieve gebied van de SOA binnenkomt, worden hoogenergetische dragers "aangeslagen" door de signaallichtfotonen om over te gaan naar lagere energieniveaus, waarbij fotonen vrijkomen met dezelfde golflengte, fase en polarisatie als het signaallicht, waardoor het optische signaal wordt versterkt (versterking G is doorgaans 10 ~ 30 dB).

Belangrijk kenmerk van versterkingsverzadiging: de versterking van een SOA is niet oneindig: wanneer de geïnjecteerde stroom vast is, wordt de maximale versterking van de SOA bepaald door de "dragerconcentratie"; als het optische ingangsvermogen groot genoeg is (groter dan het 'verzadigingsvermogen Psat'), zal het snel de dragers met hoge energie in het actieve gebied verbruiken, waardoor de SOA-versterking scherp daalt en uiteindelijk in een 'versterkingsverzadigingstoestand' terechtkomt (op welk punt de versterking de neiging heeft zich te stabiliseren en niet langer kan toenemen met toenemend optisch ingangsvermogen).

Om SOA optische schakelaars te begrijpen, is het noodzakelijk om eerst het kernwerkprincipe van SOA te begrijpen: gestimuleerde emissieversterking en verzadigingskarakteristieken:

Boxoptronicakan een hoge winst opleverenSOA-versterkersBoxoptronica