EinSOA (Semiconductor Optical Amplifier Switch)ist ein optisches Kerngerät, das die Umschaltung/Weiterleitung optischer Signale auf der Grundlage der Verstärkungssättigungseigenschaften eines optischen Halbleiterverstärkers (SOA) realisiert. Es kombiniert die Doppelfunktionen „optische Verstärkung“ und „optisches Schalten“ und wird häufig in der optoelektronischen Kommunikation (z. B. optische Module, optische Cross-Connects (OXC) und optische Verbindungen für Rechenzentren) eingesetzt und eignet sich besonders für Hochgeschwindigkeitsszenarien optischer Netzwerke mit hoher Dichte.
Um optische SOA-Schalter zu verstehen, ist es zunächst notwendig, das grundlegende Funktionsprinzip von SOA zu verstehen – stimulierte Emissionsverstärkung und Verstärkungssättigungseigenschaften:
SOA-Grundstruktur: Im Wesentlichen handelt es sich um einen Halbleiterwellenleiter (üblicherweise unter Verwendung von InP/InGaAsP-Materialsystemen, geeignet für Kommunikationsfenster von 1310 nm/1550 nm). Die beiden Enden des Wellenleiters sind Antireflexionsfilme (die die Reflexion reduzieren) und das Innere ist mit aktiven Bereichen dotiert (die das Verstärkungsmedium bereitstellen). Durch elektrische Injektion werden Ladungsträger auf ein hohes Energieniveau angeregt.
Stimulierte Emissionsverstärkung: Wenn das optische Eingangssignal (Signallicht) in den aktiven Bereich des SOA eintritt, werden hochenergetische Träger durch die Photonen des Signallichts zum Übergang in niedrigere Energieniveaus „angeregt“, wobei Photonen mit derselben Wellenlänge, Phase und Polarisation wie das Signallicht freigesetzt werden, wodurch das optische Signal verstärkt wird (Verstärkung G beträgt typischerweise 10–30 dB).
Hauptmerkmal der Verstärkungssättigung: Die Verstärkung eines SOA ist nicht unendlich – wenn der eingespeiste Strom fest ist, wird die maximale Verstärkung des SOA durch die „Trägerkonzentration“ bestimmt; Wenn die optische Eingangsleistung groß genug ist (die „Sättigungsleistung Psat“ überschreitet), werden die hochenergetischen Träger im aktiven Bereich schnell verbraucht, was dazu führt, dass die SOA-Verstärkung stark abfällt und schließlich in einen „Verstärkungssättigungszustand“ eintritt (an diesem Punkt neigt die Verstärkung dazu, sich zu stabilisieren und kann mit zunehmender optischer Eingangsleistung nicht mehr ansteigen).
Kernlogik der optischen SOA-Schaltung: Mithilfe der „Kontrollleuchte“ zur Regelung des Verstärkungszustands der SOA wird die „Signalleuchte“ indirekt ein-/ausgeschaltet.
Boxoptronikkann einen hohen Gewinn liefernSOA-Verstärkerbei 1060 nm, 1310 nm, 1550 nm und 1560 nm.
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