Главное


Полупроводниковые оптические усилители

Полупроводниковые ОУ (ППОУ) основаны на использовании возбуждаемой эмиссии, возникающей благодаря взаимодействию фотонов входного возбуждающего излучения с электронами на возбужденном уровне в зоне проводимости - аналогично описанному выше [14].

Полупроводник можно рассматривать при этом как идеально простую систему с двумя неперекрывающимися энергетическими уровнями: нижним (релаксационным) - валентная зона и верхним (возбужденным) - зона проводимости, разделенными определенным зазором - потенциальным барьером. Как и в общем случае, оптическое усиление возможно при условии создания определенного уровня инверсии населенности (здесь избытка электронов в зоне проводимости) за счет накачки, роль которой играет инжекция тока в полупроводник. Однако при этом энергия основной массы электронов еще недостаточна для преодоления потенциального барьера между зонами. Дня этого требуется дополнительная энергия возбуждения. Входной сигнал - источник первичных фотонов - и служит таким источником возбуждения, энергия которого должна быть достаточна, чтобы сбросить электроны с верхнего уровня на нижний, где электрон и дырка рекомбинируют, вызывая появление вторичных фотонов. Если один первичный фотон вызывает эмиссию Kвторичных фотонов, возникает K

-кратное оптическое усиление.

Существуют два типа ППОУ:

· подпороговые усилители;

· надпороговые усилители.

Подпороговые усилители - это лазеры, работающие в режиме ниже порога генерации излучения. Надпороговые усилители (или усилители с фиксированным усилением) - напротив - лазеры, работающие в режиме выше порога генерации излучения. Первый тип ОУ может также отличаться отсутствием или наличием обратной связи (ОС), обеспечивающей многократную процедуру усиления. Если усиление осуществляется за один проход (ОС отсутствует), то ОУ называется усилителем бегущей волны (УБВ). На входном и выходном торцах такого усилителя (полупроводникового блока длиной L

) формируются грани с антиотражающим покрытием (рис. 6), чтобы минимизировать отраженный луч, приводящий к колебательности АВХ. Это позволяет поддерживать ее неравномерность на уровне порядка 1 дБ.

Рисунок 6-

Усилители бегущей волны

В многопроходных усилителях, наоборот, применяется оптическая обратная связь ООС, для создания которой используется оптический резонатор. Им может быть, например, плоский линейный резонатор Фабри-Перо - пара параллельных полупрозрачных зеркал, закрепляемых на входе и выходе усилителя, между которыми в процессе многократного отражения оптической волны и происходит усиление интенсивности оптического сигнала (за счет преобразования энергии накачки в энергию сигнала) до величины, достаточной для выхода оптического луча за пределы резонатора (рис. 7). Такой ОУ называется усилителем (с резонатором) Фабри-Перо - УФП (FPA).

Рисунок 7 - Усилители Фабри-Перо

Отличительной особенностью указанных типов ОУ является то, что УБВ имеет непрерывную АВХ с достаточно большим плоским участком (порядка 60-100 нм на уровне -ЗдБ), тогда как АВХ для УФП имеет вид, характерный для оптического гребенчатого фильтра с узкими пиками импульсного усиления и постоянным шагом пиков гребенки, обусловленным наличием у резонансной системы ряда продольных мод с равномерным пространственным распределением. Для широкополосных оптических систем плоская АВХ более предпочтительна, чем гребенчатая, которая к тому же чувствительна к изменению характеристик оптической системы в целом.

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи по теме

Антенно-фидерные устройства
«Хорошая антенна - лучший усилитель высокой частоты» Радиосвязь между двумя пунктами, расположенными на поверхности Земли осуществляется пространственными и поверхностными волнами. ...

Исследование методов организации служебной связи при строительстве волоконно-оптических линий связи
Обеспечение массового доступа абонентов к современным телекоммуни-кационным и информационным услугам является одной из важнейших проблем в нашей стране. Актуальность этого вопроса возра ...

Диспетчерская централизация на базе комплекса технических средств Неман
Диспетчерская централизация (ДЦ) - это комплекс устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, состоящий из автоблокировки на перегонах, электрической централизации стрелок ...

www.techspirit.ru © 2020