SOA optisk switch-princip (halvleder optisk forstærker type optisk switch)

AnSOA (Semiconductor Optical Amplifier Switch)er en optisk kerneenhed, der realiserer optisk signalomskiftning/-routing baseret på forstærkningsmætningsegenskaberne for en optisk halvlederforstærker (SOA). Den kombinerer de dobbelte funktioner "optisk forstærkning" og "optisk omskiftning" og er meget udbredt i optoelektronisk kommunikation (såsom optiske moduler, optiske krydsforbindelser (OXC) og optiske sammenkoblinger til datacenter), især velegnet til optiske netværksscenarier med høj hastighed og høj tæthed.

Fysisk kernegrundlag: SOA Gain Saturation Effect

For at forstå SOA optiske switches er det nødvendigt først at forstå kernearbejdsprincippet for SOA – stimuleret emissionsforstærkning og forstærkningsmætningskarakteristika:

SOA Grundlæggende struktur: Det er i det væsentlige en halvlederbølgeleder (bruger almindeligvis InP/InGaAsP materialesystemer, velegnet til 1310nm/1550nm kommunikationsvinduer). De to ender af bølgelederen er antirefleksfilm (reducerende refleksion), og det indre er doteret med aktive områder (som giver forstærkningsmediet). Ladningsbærere ophidses til et højt energiniveau gennem elektrisk indsprøjtning.

Stimuleret emissionsforstærkning: Når det optiske inputsignal (signallys) kommer ind i det aktive område af SOA, "exciteres" højenergibærere af signallysfotonerne til overgang til lavere energiniveauer, frigiver fotoner med samme bølgelængde, fase og polarisering som signallyset, hvorved det optiske signal forstærkes typisk (forstærkning G~30).

Nøglekarakteristik af forstærkningsmætning: Forstærkningen af ​​en SOA er ikke uendelig - når den indsprøjtede strøm er fast, bestemmes den maksimale forstærkning af SOA af "bærerkoncentrationen"; hvis den optiske inputeffekt er stor nok (overstiger "mætningseffekten Psat"), vil den hurtigt forbruge højenergibærerne i det aktive område, hvilket får SOA-forstærkningen til at falde kraftigt og til sidst gå ind i en "gain saturation state" (på hvilket tidspunkt forstærkningen har en tendens til at stabilisere sig og kan ikke længere stige med stigende optisk inputeffekt).

Kernelogik af SOA optisk switching: Ved at bruge "kontrollys" til at regulere forstærkningstilstanden for SOA, tændes/slukkes "signallyset" indirekte.

Boxoptronicskan give høj gevinstSOA forstærkereved 1060nm, 1310nm, 1550nm og 1560nm.