Напівпровідникові оптичні підсилювачі

Напівпровідникові підсилювачі будуються в основному по 2-ох схемах: підсилювачі хвилі, що біжить, (ПБХ) у яких ефект оптичного підсилення спостерігається при поширенні вхідного випромінювання в інверсному середовищі активного шару з проясненими (не відбиваючими) торцями (рис. 2), і резонансні підсилювачі, у яких ефект підсилення і відсутність лазерної генерації забезпечується за рахунок того, що рівень постійного струму накачування в робочому режимі вибирається близьким, однак все-таки нижче граничного значення (рис. 3).

Рисунок 2. Підсилювач хвилі, що біжить, і його частотна характеристика.

Рисунок 3. Підсилювач резонансного типу і його частотна характеристика.

ПБХ можуть бути реалізовані з досить великим коефіцієнтом підсилення (≈30 дБ) широкою смугою (близько 5...10 ТГц). Для цього необхідно придушення можливого відбиття фотонів від торців (відбиття <0,1%). Це досягається в конструкціях підсилювачів, зображених на рис. 4. Резонансний підсилювач Ф-П має занадто вузьку смугу підсилення на рівні -3 дБ від максимального (<10 ГГц) і мало придатний для ВОСП. Співвідношення смуг частот підсилення для ПБХ і підсилювача Ф-П приведене на рис. 5. Придатні для ВОСП ПБХ мають різні коефіцієнти підсилення для подовжніх і поперечних мод (рис. 6). Тому підсилювачі виконуються з 2-ох кристалів з ортогональним розташуванням активних підсилюючих шарів. У табл. 1 приведені характеристики напівпровідникових підсилювачів. Приклад конструкції напівпровідникового підсилювача, сполученого з лазером передавача, приведений на рис. 7. Конструкція виконана на одній підкладці. Лазер відділений від підсилювача ізолюючим шаром FeIn, що прозорий для оптичного випромінювання.

Рисунок 4. ПБХ з активним шаром і придушенням відбитих променів.

Рисунок 5. Спектральні характеристики підсилення.

Рисунок 6. Підсилення для подовжніх і поперечних мод в ПБХ.

Рисунок 7. Схема структури з об’єднаним лазером і оптичним підсилювачем.

Таблиця 1.

Характеристики напівпровідникових підсилювачів.

Вікно прозорості	0,82-0,85 мкм	1,28-1,33 мкм	1,53-1,56 мкм
Хімічна сполука	AlGaAs/GaAs	InGaAsP/InP	AlGaAsPSb/GaSb
Призначення підсилювача	Попередній прийому	Потужності передавача	Попередній прийому	Потужності передавача	Попередній прийому	Потужності передавача
Величина підсилення, дБм	35-40	10-15		12-16	20-27	10-12
Смуга частот підсилення	200-250	200-250	60-90	60-90	30-50	30-50
Потужність накачки, мВТ	100-150	100-150	45-50	80-150	50-70	80-200
Споживана потужність, Вт	1,5	1,5	1,5	2,5	1,5	2,5

Дата добавления: 2014-01-20