సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ అంటే ఏమిటి?

ఏమిటిసెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్

సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ అనేది ఒక రకమైన ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్, ఇది సెమీకండక్టర్ గెయిన్ మీడియంను ఉపయోగిస్తుంది. ఇది లేజర్ డయోడ్‌ను పోలి ఉంటుంది, దీనిలో కింది చివర ఉన్న అద్దం స్థానంలో సెమీ-రిఫ్లెక్టివ్ కోటింగ్ ఉంటుంది. సిగ్నల్ కాంతి ఒక సెమీకండక్టర్ సింగిల్-మోడ్ వేవ్‌గైడ్ ద్వారా ప్రసారం చేయబడుతుంది. వేవ్‌గైడ్ యొక్క అడ్డకొలత 1-2 మైక్రోమీటర్లు మరియు దాని పొడవు సుమారు 0.5-2mm క్రమంలో ఉంటుంది. వేవ్‌గైడ్ మోడ్, యాక్టివ్ (యాంప్లిఫికేషన్) ప్రాంతంతో గణనీయమైన అతివ్యాప్తిని కలిగి ఉంటుంది, ఈ ప్రాంతం కరెంట్ ద్వారా పంపింగ్ చేయబడుతుంది. ఇంజెక్ట్ చేయబడిన కరెంట్ కండక్షన్ బ్యాండ్‌లో ఒక నిర్దిష్ట క్యారియర్ సాంద్రతను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది కండక్షన్ బ్యాండ్ నుండి వాలెన్స్ బ్యాండ్‌కు ఆప్టికల్ పరివర్తనను అనుమతిస్తుంది. ఫోటాన్ శక్తి బ్యాండ్‌గ్యాప్ శక్తి కంటే కొద్దిగా ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు గరిష్ట గెయిన్ ఏర్పడుతుంది. SOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ సాధారణంగా టెలికమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలలో పిగ్‌టెయిల్స్ రూపంలో ఉపయోగించబడుతుంది, దీని ఆపరేటింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం సుమారు 1300nm లేదా 1500nm వద్ద ఉండి, దాదాపు 30dB గెయిన్‌ను అందిస్తుంది.

దిSOA సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ఇది స్ట్రెయిన్ క్వాంటం వెల్ నిర్మాణంతో కూడిన ఒక PN జంక్షన్ పరికరం. బాహ్య ఫార్వర్డ్ బయాస్ విద్యున్నిరోధక కణాల సంఖ్యను తిరగవేస్తుంది. బాహ్య ఉత్ప్రేరక కాంతి ప్రవేశించిన తర్వాత, ప్రేరిత వికిరణం ఉత్పత్తి అవుతుంది, దీనివల్ల ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్ యొక్క విస్తరణ జరుగుతుంది. పైన పేర్కొన్న మూడు శక్తి బదిలీ ప్రక్రియలు ఇందులో ఉంటాయి.SOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్ యొక్క విస్తరణ ప్రేరిత ఉద్గారంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రేరిత శోషణ మరియు ప్రేరిత ఉద్గార ప్రక్రియలు ఏకకాలంలో జరుగుతాయి. క్యారియర్‌ల పునరుద్ధరణను వేగవంతం చేయడానికి పంప్ కాంతి యొక్క ప్రేరిత శోషణను ఉపయోగించుకోవచ్చు, అదే సమయంలో, ఎలక్ట్రిక్ పంప్ ఎలక్ట్రాన్‌లను అధిక శక్తి స్థాయికి (వాహక పట్టీ) పంపగలదు. ఆకస్మిక వికిరణం విస్తరించబడినప్పుడు, అది విస్తరించిన ఆకస్మిక వికిరణ శబ్దాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. SOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ సెమీకండక్టర్ చిప్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

సెమీకండక్టర్ చిప్‌లు GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP మరియు InP/InAlGaAs మొదలైన సమ్మేళన సెమీకండక్టర్లతో తయారవుతాయి. సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లను తయారు చేయడానికి కూడా వీటినే పదార్థాలుగా ఉపయోగిస్తారు. SOA యొక్క వేవ్‌గైడ్ డిజైన్, లేజర్‌ల మాదిరిగానే లేదా దానికి సమానంగా ఉంటుంది. తేడా ఏమిటంటే, ఆప్టికల్ సిగ్నల్ యొక్క డోలనాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు కొనసాగించడానికి లేజర్‌లు గెయిన్ మీడియం చుట్టూ ఒక రెసొనెంట్ కావిటీని ఏర్పరచాలి. ఆప్టికల్ సిగ్నల్ అవుట్‌పుట్ అయ్యే ముందు కావిటీలో అనేకసార్లు విస్తరించబడుతుంది.SOA యాంప్లిఫైయర్(మనం ఇక్కడ చర్చిస్తున్నది చాలా అనువర్తనాలలో ఉపయోగించే ట్రావెలింగ్ వేవ్ యాంప్లిఫైయర్‌లకు మాత్రమే పరిమితం), కాంతి గెయిన్ మీడియం గుండా ఒక్కసారి మాత్రమే ప్రయాణిస్తే చాలు, మరియు వెనుకకు పరావర్తనం చాలా 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, ఇవి ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచి, థ్రెషోల్డ్ కరెంట్‌ను తగ్గిస్తాయి.

పటం 1 ఆప్టికల్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఇంటిగ్రేటెడ్ SOAతో కూడిన ఫైబర్ లేజర్

ఛానెల్ బదిలీకి వర్తింపజేయబడింది

SOAలు సాధారణంగా కేవలం యాంప్లిఫికేషన్‌కు మాత్రమే వర్తించవు: వాటిని ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ రంగంలో, శాచురేషన్ గెయిన్ లేదా క్రాస్-ఫేజ్ పోలరైజేషన్ వంటి నాన్‌లీనియర్ ప్రక్రియలపై ఆధారపడిన అప్లికేషన్‌లలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు. ఇవి, మారుతున్న వక్రీభవన సూచికలను పొందడానికి SOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫయర్‌లో క్యారియర్ సాంద్రతలోని వైవిధ్యాన్ని ఉపయోగించుకుంటాయి. ఈ ప్రభావాలను వేవ్‌లెంగ్త్ డివిజన్ మల్టిప్లెక్సింగ్ సిస్టమ్స్‌లో ఛానల్ ట్రాన్స్‌ఫర్ (తరంగదైర్ఘ్య మార్పిడి), మాడ్యులేషన్ ఫార్మాట్ మార్పిడి, క్లాక్ రికవరీ, సిగ్నల్ రీజెనరేషన్ మరియు ప్యాటర్న్ రికగ్నిషన్ మొదలైన వాటికి వర్తింపజేయవచ్చు.

ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ టెక్నాలజీలో పురోగతి మరియు తయారీ ఖర్చుల తగ్గింపుతో, ప్రాథమిక యాంప్లిఫైయర్‌లు, ఫంక్షనల్ ఆప్టికల్ పరికరాలు మరియు సబ్‌సిస్టమ్ కాంపోనెంట్‌లుగా SOA సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అప్లికేషన్ రంగాలు విస్తరిస్తూనే ఉంటాయి.