Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->
Обязательно посмотрите энциклопедию:

Радиоэлектроника, Схемы радиолюбителям


8.2. Полупроводниковые оптические усилители (ППОУ). 8. Оптические усилители. Компоненты ВОЛТ

Лекции по Компонентам ВОЛТ   

8. Оптические усилители

8.2. Полупроводниковые оптические усилители (ППОУ)

Полупроводниковые оптические усилители основаны на электрическом возбуждении и имеют высокое быстродействие. Для устранения отражений от торцов кристалла усилителя используются специальные покрытия с низким коэффициентом отражения.

ППОУ могут быть использованы в:

  • усилителях
  • компенсаторах дисперсии
  • оптических коммутаторах

Как усилители (т.е. по основному назначению) ППОУ могут быть использованы в качестве предусилителей перед детектированием оптического сигнала, а также в качестве усилителей мощности в линейных системах для компенсации распределенных потерь в линии, позволяющих увеличить длину регенерационного участка.

ППОУ могут быть интегрированы вместе с полупроводниковым лазером для создания эффективного источника в когерентных оптических системах.

ППОУ могут быть использованы как компенсаторы дисперсии в ОВ, учитывая то, что они даже в одноканальном варианте вызывают увеличение крутизны переднего и уменьшение крутизны заднего фронтов импульсов (эффект, характерный для линейной частотной модуляции (ЛЧМ)), а в многоканальном варианте к нему прибавляется эффект фазовой кросс-модуляции (ФКМ). Если использовать четырехволновое смешение (ЧВС) в ППОУ для частотной конверсии спектра, приводящей к инвертированию порядка следования частотных составляющих импульса, т.е. фактически к изменению знака дисперсии, то можно компенсировать дисперсию на последующем участке с ОВ.

ППОУ, наконец, могут быть использованы в качестве оптических коммутаторов для пространственной коммутации или разделения по длинам волн.

Существуют два типа ППОУ:

  • подпороговые усилители
  • надпороговые усилители.

Подпороговые усилители - это лазеры, работающие в режиме ниже порога генерации излучения (усилители бегущей волны (УБВ), усилители Фабри-Перо (УФП)).

 Надпороговые усилители (или усилители с фиксированным усилением) - напротив - лазеры, работающие в режиме выше порога генерации излучения (ОУ на лазере с распределенной обратной связью, ОУ на лазере с распределенным отражателем Брегга).

Основными характеристиками ППОУ, как и любого усилителя, являются:

  • коэффициент усиления
  • уровень шумов
  • динамический диапазон
  • неравномерность амплитудно-волновой характеристики (АВХ).

Коэффициент усиления ППОУ представляет собой экспоненциальную, характерную для систем с насыщением функцию, зависящую от длины усилителя и коэффициента усиления материала полупроводника. Ширина полосы АВХ для коэффициента усиления материала оказывается существенно большей, чем для усилителя. Эта особенность еще больше усиливается для многопроходных усилителей типа УФП. В целом ширина полосы для УБВ оказывается на три порядка шире, чем для УФП.

Реализуемые коэффициенты усиления составляют для УБВ -15 дБ (волна ТМ) или 22 дБ (волна ТЕ); для УФП -22-25 дБ. Максимум коэффициента усиления зависит от величины тока через полупроводник и лежит в диапазоне 1520 - 1460 нм, смещаясь в сторону меньших длин волн при большей величине тока.

 Динамический диапазон без учета шума ППОУ может достигать 35-45 дБ. ППОУ, как и любой ОУ, добавляет шум за счет усиленного спонтанного излучения (УСИ) к усиливаемому оптическому сигналу. Шум приводит не только к уменьшению динамического диапазона, но и к снижению максимально допустимого усиления. Например, если уровень мощности шума составляет около 20 дБ, а уровень усиления сигнала на его фоне - 25 дБ, то динамический диапазон, который мог бы в отсутствие шума составить 45 дБ, уменьшается при наличии шума до величины 25 дБ.

Амплитудно-волновая характеристика - зависимость амплитуды сигналов от длины волны.

Неравномерность этой характеристики обусловлена тем, что коэффициенты усиления на различных длинах волн различны. Это в общем является недостатком и требует корректирования (выравнивания), кроме случаев, когда необходимо усилить строго определенный диапазон длин волн.







© Банк лекций Siblec.ru
Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки. Карта сайта

Новосибирск, Екатеринбург, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Чебоксары.

E-mail: formyneeds@yandex.ru