సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ అంటే ఏమిటి

అంటే ఏమిటిసెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్

సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ అనేది సెమీకండక్టర్ గెయిన్ మీడియంను ఉపయోగించే ఒక రకమైన ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్. ఇది లేజర్ డయోడ్‌ను పోలి ఉంటుంది, దీనిలో దిగువ చివర ఉన్న అద్దం సెమీ-రిఫ్లెక్టివ్ పూతతో భర్తీ చేయబడుతుంది. సిగ్నల్ లైట్ సెమీకండక్టర్ సింగిల్-మోడ్ వేవ్‌గైడ్ ద్వారా ప్రసారం చేయబడుతుంది. వేవ్‌గైడ్ యొక్క విలోమ పరిమాణం 1-2 మైక్రోమీటర్లు మరియు దాని పొడవు 0.5-2 మిమీ క్రమంలో ఉంటుంది. వేవ్‌గైడ్ మోడ్ క్రియాశీల (యాంప్లిఫికేషన్) ప్రాంతంతో గణనీయమైన అతివ్యాప్తిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది కరెంట్ ద్వారా పంప్ చేయబడుతుంది. ఇంజెక్ట్ చేయబడిన కరెంట్ కండక్షన్ బ్యాండ్‌లో ఒక నిర్దిష్ట క్యారియర్ సాంద్రతను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది కండక్షన్ బ్యాండ్‌ను వాలెన్స్ బ్యాండ్‌కు ఆప్టికల్ పరివర్తనను అనుమతిస్తుంది. ఫోటాన్ శక్తి బ్యాండ్‌గ్యాప్ శక్తి కంటే కొంచెం ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు పీక్ గెయిన్ సంభవిస్తుంది. SOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ సాధారణంగా పిగ్‌టెయిల్స్ రూపంలో టెలికమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలలో ఉపయోగించబడుతుంది, 1300nm లేదా 1500nm చుట్టూ పనిచేసే తరంగదైర్ఘ్యంతో, సుమారు 30dB గెయిన్‌ను అందిస్తుంది.

దిSOA సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్అనేది స్ట్రెయిన్ క్వాంటం వెల్ నిర్మాణం కలిగిన PN జంక్షన్ పరికరం. బాహ్య ఫార్వర్డ్ బయాస్ డైఎలెక్ట్రిక్ కణాల సంఖ్యను తిప్పికొడుతుంది. బాహ్య ఉత్తేజిత కాంతి ప్రవేశించిన తర్వాత, ఉత్తేజిత రేడియేషన్ ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్ యొక్క విస్తరణను సాధిస్తుంది. పైన పేర్కొన్న మూడు శక్తి బదిలీ ప్రక్రియలుSOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్. ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్ యొక్క విస్తరణ ఉత్తేజిత ఉద్గారంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉత్తేజిత శోషణ మరియు ఉత్తేజిత ఉద్గార ప్రక్రియలు ఒకేసారి ఉంటాయి. పంప్ కాంతి యొక్క ఉత్తేజిత శోషణను క్యారియర్‌ల పునరుద్ధరణను వేగవంతం చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు మరియు అదే సమయంలో, విద్యుత్ పంపు ఎలక్ట్రాన్‌లను అధిక శక్తి స్థాయికి (వాహక బ్యాండ్) పంపగలదు. ఆకస్మిక రేడియేషన్ విస్తరించినప్పుడు, అది విస్తరించిన ఆకస్మిక రేడియేషన్ శబ్దాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ‍SOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ సెమీకండక్టర్ చిప్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

సెమీకండక్టర్ చిప్స్ అనేవి GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP మరియు InP/InAlGaAs మొదలైన సమ్మేళన సెమీకండక్టర్లతో కూడి ఉంటాయి. ఇవి సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లను తయారు చేయడానికి కూడా పదార్థాలు. SOA యొక్క వేవ్‌గైడ్ డిజైన్ లేజర్‌ల మాదిరిగానే లేదా సమానంగా ఉంటుంది. తేడా ఏమిటంటే, ఆప్టికల్ సిగ్నల్ యొక్క డోలనాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు నిర్వహించడానికి లేజర్‌లు గెయిన్ మాధ్యమం చుట్టూ ప్రతిధ్వని కుహరాన్ని ఏర్పరచాలి. ఆప్టికల్ సిగ్నల్ అవుట్‌పుట్ అయ్యే ముందు కుహరంలో అనేకసార్లు విస్తరించబడుతుంది. లోSOA యాంప్లిఫైయర్(మనం ఇక్కడ చర్చిస్తున్నది చాలా అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించే ట్రావెలింగ్ వేవ్ యాంప్లిఫైయర్లకే పరిమితం), కాంతి గెయిన్ మీడియం గుండా ఒక్కసారి మాత్రమే వెళ్ళాలి మరియు వెనుకబడిన ప్రతిబింబం తక్కువగా ఉంటుంది. SOA యాంప్లిఫైయర్ నిర్మాణం మూడు ప్రాంతాలను కలిగి ఉంటుంది: ఏరియా P, ఏరియా I (యాక్టివ్ లేయర్ లేదా నోడ్), మరియు ఏరియా N. యాక్టివ్ లేయర్ సాధారణంగా క్వాంటం వెల్స్‌తో కూడి ఉంటుంది, ఇది ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు థ్రెషోల్డ్ కరెంట్‌ను తగ్గిస్తుంది.

చిత్రం 1 ఆప్టికల్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఇంటిగ్రేటెడ్ SOAతో ఫైబర్ లేజర్

ఛానెల్ బదిలీకి వర్తింపజేయబడింది

SOAలు సాధారణంగా కేవలం విస్తరణకు మాత్రమే వర్తించవు: వాటిని ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ రంగంలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు, సంతృప్త లాభం లేదా క్రాస్-ఫేజ్ ధ్రువణత వంటి నాన్ లీనియర్ ప్రక్రియల ఆధారంగా అనువర్తనాలు, ఇవి SOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లో క్యారియర్ సాంద్రత యొక్క వైవిధ్యాన్ని ఉపయోగించి వివిధ వక్రీభవన సూచికలను పొందుతాయి. ఈ ప్రభావాలను తరంగదైర్ఘ్య విభజన మల్టీప్లెక్సింగ్ వ్యవస్థలలో ఛానల్ బదిలీ (తరంగదైర్ఘ్య మార్పిడి), మాడ్యులేషన్ ఫార్మాట్ మార్పిడి, క్లాక్ రికవరీ, సిగ్నల్ పునరుత్పత్తి మరియు నమూనా గుర్తింపు మొదలైన వాటికి అన్వయించవచ్చు.

ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి మరియు తయారీ ఖర్చులు తగ్గడంతో, ప్రాథమిక యాంప్లిఫైయర్లు, ఫంక్షనల్ ఆప్టికల్ పరికరాలు మరియు సబ్‌సిస్టమ్ భాగాలుగా SOA సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అప్లికేషన్ ఫీల్డ్‌లు విస్తరిస్తూనే ఉంటాయి.