Қалайшажартылай өткізгіш оптикалық күшейткішкүшейтуге қол жеткізу?
Үлкен сыйымдылықты оптикалық талшықты байланыс дәуірі басталғаннан кейін оптикалық күшейту технологиясы тез дамыды.Оптикалық күшейткіштеркіріс оптикалық сигналдарын ынталандырылған сәулеленуге немесе ынталандырылған шашырауға негізделген күшейтеді. Жұмыс принципіне сәйкес, оптикалық күшейткіштерді жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштерге бөлуге болады (SOA) жәнеоптикалық талшықты күшейткіштер. Олардың арасында,жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштеркең күшейту жолағының, жақсы интеграцияның және кең толқын ұзындығы диапазонының артықшылықтарына байланысты оптикалық байланыста кеңінен қолданылады. Олар белсенді және пассивті аймақтардан тұрады, ал белсенді аймақ күшейту аймағы болып табылады. Жарық сигналы белсенді аймақтан өткенде, электрондардың энергиясын жоғалтуына және жарық сигналымен бірдей толқын ұзындығы бар фотондар түрінде негізгі күйге оралуына әкеледі, осылайша жарық сигналын күшейтеді. Жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіш жартылай өткізгіш тасымалдаушыны қозғаушы ток арқылы кері бөлшекке айналдырады, енгізілген жарық амплитудасын күшейтеді және енгізілген жарықтың поляризациясы, сызық ені және жиілігі сияқты негізгі физикалық сипаттамаларын сақтайды. Жұмыс тогының артуымен шығыс оптикалық қуаты да белгілі бір функционалдық қатынаста артады.
Бірақ бұл өсу шексіз емес, себебі жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштерде күшейту қанығу құбылысы бар. Бұл құбылыс кіріс оптикалық қуаты тұрақты болған кезде күшейту инъекцияланған тасымалдаушы концентрациясының артуымен артатынын, бірақ инъекцияланған тасымалдаушы концентрациясы тым үлкен болған кезде күшейту қанығатынын немесе тіпті азаятынын көрсетеді. Инъекцияланған тасымалдаушының концентрациясы тұрақты болған кезде шығыс қуаты кіріс қуатының артуымен артады, бірақ кіріс оптикалық қуаты тым үлкен болған кезде, қоздырылған сәулеленуден туындаған тасымалдаушы тұтыну жылдамдығы тым үлкен болады, бұл күшейту қанығуына немесе төмендеуіне әкеледі. Күшейту қанығу құбылысының себебі - белсенді аймақ материалындағы электрондар мен фотондар арасындағы өзара әрекеттесу. Күшейту ортасында немесе сыртқы фотондарда пайда болған фотондар болсын, ынталандырылған сәулеленудің тасымалдаушыларды тұтыну жылдамдығы тасымалдаушылардың уақыт өте келе тиісті энергия деңгейіне дейін қалпына келу жылдамдығына байланысты. Ынталандырылған сәулеленуден басқа, басқа факторлармен тұтынылатын тасымалдаушы жылдамдығы да өзгереді, бұл күшейту қанығуына кері әсер етеді.
Жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштердің ең маңызды функциясы сызықтық күшейту болғандықтан, негізінен күшейтуге қол жеткізу үшін оны байланыс жүйелерінде қуат күшейткіштері, желілік күшейткіштер және алдын ала күшейткіштер ретінде пайдалануға болады. Таратушы жағында жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіш жүйенің таратушы жағындағы шығыс қуатын арттыру үшін қуат күшейткіші ретінде қолданылады, бұл жүйе магистралінің реле қашықтығын айтарлықтай арттыра алады. Тарату желісінде жартылай өткізгіш оптикалық күшейткішті сызықтық реле күшейткіші ретінде пайдалануға болады, осылайша беріліс регенеративті реле қашықтығын секіріспен және шектеулермен қайтадан ұзартуға болады. Қабылдаушы жағында жартылай өткізгіш оптикалық күшейткішті алдын ала күшейткіш ретінде пайдалануға болады, бұл қабылдағыштың сезімталдығын айтарлықтай жақсарта алады. Жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштердің күшейту қанығу сипаттамалары битке шаққандағы күшейтудің алдыңғы бит тізбегімен байланысты болуына әкеледі. Кішкентай арналар арасындағы үлгілік әсерді айқаспалы күшейту модуляциясы әсері деп те атауға болады. Бұл әдіс бірнеше арналар арасындағы айқаспалы күшейту модуляциясы әсерінің статистикалық орташа мәнін пайдаланады және сәулені ұстап тұру үшін процеске орташа қарқынды үздіксіз толқын енгізеді, осылайша күшейткіштің жалпы күшейтуін қысады. Содан кейін арналар арасындағы айқаспалы күшейту модуляциясының әсері азаяды.
Жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштердің құрылымы қарапайым, интеграциясы оңай және әртүрлі толқын ұзындықтарындағы оптикалық сигналдарды күшейте алады және әртүрлі лазерлерді интеграциялауда кеңінен қолданылады. Қазіргі уақытта жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштерге негізделген лазерлік интеграция технологиясы жетілуде, бірақ келесі үш аспект бойынша күш салу қажет. Біріншісі - оптикалық талшықпен байланыс шығынын азайту. Жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштің негізгі мәселесі - талшықпен байланыс шығыны үлкен. Байланыс тиімділігін арттыру үшін шағылысу шығынын азайту, сәуленің симметриясын жақсарту және жоғары тиімділіктегі байланысқа қол жеткізу үшін байланыс жүйесіне линза қосуға болады. Екіншісі - жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштердің поляризация сезімталдығын азайту. Поляризация сипаттамасы негізінен түскен жарықтың поляризация сезімталдығына қатысты. Егер жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіш арнайы өңделмесе, күшейтудің тиімді өткізу қабілеті төмендейді. Кванттық шұңқыр құрылымы жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштердің тұрақтылығын тиімді түрде жақсарта алады. Жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштердің поляризация сезімталдығын азайту үшін қарапайым және жоғары сапалы кванттық шұңқыр құрылымын зерттеуге болады. Үшіншісі - интеграцияланған процесті оңтайландыру. Қазіргі уақытта жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштер мен лазерлерді біріктіру техникалық өңдеуде тым күрделі және қолайсыз, бұл оптикалық сигнал беруде және құрылғыны енгізуде үлкен шығындарға әкеледі және құны тым жоғары. Сондықтан біз біріктірілген құрылғылардың құрылымын оңтайландыруға және құрылғылардың дәлдігін жақсартуға тырысуымыз керек.
Оптикалық байланыс технологиясында оптикалық күшейту технологиясы қолдаушы технологиялардың бірі болып табылады, ал жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіш технологиясы тез дамып келеді. Қазіргі уақытта жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіштердің өнімділігі, әсіресе толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеуі немесе оптикалық коммутация режимдері сияқты жаңа буын оптикалық технологияларды әзірлеуде айтарлықтай жақсарды. Ақпараттық индустрияның дамуымен әртүрлі диапазондар мен әртүрлі қолданбаларға сәйкес келетін оптикалық күшейту технологиясы енгізіледі, ал жаңа технологиялардың дамуы мен зерттелуі сөзсіз жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіш технологиясының дамуын және өркендеуін жалғастырады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 25 ақпан