Полупроводниковые усилители строятся в основном по двум схемам: усилители бегущей волны, в которых эффект оптического усиления наблюдается при распространении входного излучения в инверсной среде активного слоя с просветленными, т.е. не отражающими торцами (рисунок 7.2), и резонансные усилители, в которых эффект усиления и отсутствие лазерной генерации обеспечивается за счет того, что уровень постоянного тока накачки в рабочем режиме выбирается близким, но все-таки ниже порогового значения (рисунок 7.3).

Усилители бегущей волны (УБВ) могут быть реализованы с достаточно большим коэффициентом усиления (около 30 дБ при ) широкой полосой (около 5 ¸ 10 ТГц). Для этого необходимо подавление возможных отражений фотонов от торцов (отражение менее 0,1%). Это достигается в конструкциях усилителей, изображенных на рисунке 7.4.

Резонансный усилитель Ф–П имеет слишком узкую полосу усиления на уровне -3 дБ от максимального (менее 10 ГГц) и мало пригоден для оптических систем передачи. Соотношение полос частот усиления для УБВ и усилителя Ф–П приведено на рисунке 7.5.

Рисунок 7.2. Усилитель бегущей волны и его частотная характеристика

Рисунок 7.3. Усилитель резонансного типа и его частотная характеристика

Рисунок 7.4. Конструкции усилителей бегущей волны с активным слоем и подавлением отраженных лучей

Пригодные для оптических систем передачи усилители бегущей волны имеют разные коэффициенты усиления для продольных и поперечных мод (мод ТЕ и ТМ) (рисунок 7.6). Поэтому усилители выполняются из двух кристаллов с ортогональным расположением активных усиливающих слоев.

Рисунок 7.5. Спектральные характеристики усиления

Рисунок 7.6. Усиление для продольных и поперечных мод в УБВ

В таблице 7.1 приведены характеристики некоторых полупроводниковых усилителей [51].

Таблица 7.1. Характеристики полупроводниковых усилителей

Пример конструкции полупроводникового усилителя, совмещенного с лазером передатчика, приведен на рисунке 7.7.

Рисунок 7.7. Схема структуры с объединенным РОС - лазером и оптическим усилителем

Конструкция выполнена на одной подложке. Лазер отделен от усилителя изолирующим слоем FeInP, который прозрачен для оптического излучения [40].