എന്താണ് ഒരു സെമികണ്ടക്ടർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ?

എന്താണ് ഒരുസെമികണ്ടക്ടർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ

സെമികണ്ടക്ടർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ എന്നത് ഒരു തരം ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ ആണ്, ഇത് ഒരു സെമികണ്ടക്ടർ ഗെയിൻ മീഡിയം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലേസർ ഡയോഡിന് സമാനമാണ്, അതിൽ താഴത്തെ അറ്റത്തുള്ള കണ്ണാടി ഒരു സെമി-റിഫ്ലെക്റ്റീവ് കോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു. സിഗ്നൽ ലൈറ്റ് ഒരു സെമികണ്ടക്ടർ സിംഗിൾ-മോഡ് വേവ്ഗൈഡിലൂടെയാണ് പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുന്നത്. വേവ്ഗൈഡിന്റെ തിരശ്ചീന അളവ് 1-2 മൈക്രോമീറ്ററാണ്, അതിന്റെ നീളം 0.5-2 മില്ലിമീറ്റർ ക്രമത്തിലാണ്. വേവ്ഗൈഡ് മോഡിന് സജീവ (ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ) മേഖലയുമായി ഒരു പ്രധാന ഓവർലാപ്പ് ഉണ്ട്, അത് കറന്റ് പമ്പ് ചെയ്യുന്നു. ഇൻജെക്റ്റഡ് കറന്റ് കണ്ടക്ഷൻ ബാൻഡിൽ ഒരു നിശ്ചിത കാരിയർ സാന്ദ്രത സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് കണ്ടക്ഷൻ ബാൻഡിനെ വാലൻസ് ബാൻഡിലേക്ക് ഒപ്റ്റിക്കൽ പരിവർത്തനം അനുവദിക്കുന്നു. ഫോട്ടോൺ ഊർജ്ജം ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് എനർജിയേക്കാൾ അല്പം കൂടുതലായിരിക്കുമ്പോഴാണ് പീക്ക് ഗെയിൻ സംഭവിക്കുന്നത്. SOA ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ സാധാരണയായി പിഗ്‌ടെയിലുകളുടെ രൂപത്തിൽ ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഏകദേശം 1300nm അല്ലെങ്കിൽ 1500nm പ്രവർത്തന തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള, ഏകദേശം 30dB ഗെയിൻ നൽകുന്നു.

ദിSOA സെമികണ്ടക്ടർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർസ്ട്രെയിൻ ക്വാണ്ടം വെൽ ഘടനയുള്ള ഒരു പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ ഉപകരണമാണ്. ബാഹ്യ ഫോർവേഡ് ബയസ് ഡൈഇലക്ട്രിക് കണങ്ങളുടെ എണ്ണം വിപരീതമാക്കുന്നു. ബാഹ്യ ഉത്തേജന പ്രകാശം പ്രവേശിച്ചതിനുശേഷം, ഉത്തേജിത വികിരണം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകളുടെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ കൈവരിക്കുന്നു. മുകളിൽ പറഞ്ഞ മൂന്ന് ഊർജ്ജ കൈമാറ്റ പ്രക്രിയകളും നിലനിൽക്കുന്നത്SOA ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ. ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകളുടെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഉത്തേജിത ആഗിരണം, ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമന പ്രക്രിയകൾ ഒരേസമയം നിലനിൽക്കുന്നു. പമ്പ് ലൈറ്റിന്റെ ഉത്തേജിത ആഗിരണം കാരിയറുകളുടെ വീണ്ടെടുക്കൽ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കാം, അതേസമയം, വൈദ്യുത പമ്പിന് ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് (ചാലക ബാൻഡ്) അയയ്ക്കാൻ കഴിയും. സ്വതസിദ്ധമായ വികിരണം വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അത് ആംപ്ലിഫൈഡ് സ്വതസിദ്ധമായ വികിരണ ശബ്ദമായി മാറും. ‍SOA ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ സെമികണ്ടക്ടർ ചിപ്പുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.

സെമികണ്ടക്ടർ ചിപ്പുകളിൽ GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP, InP/InAlGaAs തുടങ്ങിയ സംയുക്ത സെമികണ്ടക്ടറുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള വസ്തുക്കളും ഇവയാണ്. SOA യുടെ വേവ്ഗൈഡ് ഡിസൈൻ ലേസറുകളുടേതിന് സമാനമോ സമാനമോ ആണ്. വ്യത്യാസം എന്തെന്നാൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിന്റെ ആന്ദോളനം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനും നിലനിർത്തുന്നതിനും ലേസറുകൾ ഗെയിൻ മീഡിയത്തിന് ചുറ്റും ഒരു റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി രൂപപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട് എന്നതാണ്. ഔട്ട്പുട്ട് ചെയ്യുന്നതിന് മുമ്പ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നൽ കാവിറ്റിയിൽ ഒന്നിലധികം തവണ ആംപ്ലിഫൈ ചെയ്യപ്പെടും. ഇൻSOA ആംപ്ലിഫയർ(മിക്ക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്ന ട്രാവലിംഗ് വേവ് ആംപ്ലിഫയറുകളെക്കുറിച്ചാണ് നമ്മൾ ഇവിടെ ചർച്ച ചെയ്യുന്നത്), പ്രകാശം ഗെയിൻ മീഡിയത്തിലൂടെ ഒരിക്കൽ മാത്രമേ കടന്നുപോകേണ്ടതുള്ളൂ, പിന്നിലേക്ക് പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രതിഫലനം വളരെ കുറവാണ്. SOA ആംപ്ലിഫയർ ഘടനയിൽ മൂന്ന് മേഖലകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു: ഏരിയ P, ഏരിയ I (സജീവ പാളി അല്ലെങ്കിൽ നോഡ്), ഏരിയ N. സജീവ പാളി സാധാരണയായി ക്വാണ്ടം വെല്ലുകൾ കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, ഇത് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ത്രെഷോൾഡ് കറന്റ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.

ചിത്രം 1 ഒപ്റ്റിക്കൽ പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള സംയോജിത SOA ഉള്ള ഫൈബർ ലേസർ

ചാനൽ കൈമാറ്റത്തിന് ബാധകമാക്കി

SOA-കൾ സാധാരണയായി ആംപ്ലിഫിക്കേഷനിൽ മാത്രമല്ല പ്രയോഗിക്കുന്നത്: അവ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയ മേഖലയിലും ഉപയോഗിക്കാം, സാച്ചുറേഷൻ ഗെയിൻ അല്ലെങ്കിൽ ക്രോസ്-ഫേസ് പോളറൈസേഷൻ പോലുള്ള നോൺ-ലീനിയർ പ്രക്രിയകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ, വ്യത്യസ്ത റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികകൾ ലഭിക്കുന്നതിന് SOA ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറിലെ കാരിയർ സാന്ദ്രതയുടെ വ്യതിയാനം ഉപയോഗിക്കുന്നു. തരംഗദൈർഘ്യ ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്സിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ചാനൽ ട്രാൻസ്ഫർ (തരംഗദൈർഘ്യ പരിവർത്തനം), മോഡുലേഷൻ ഫോർമാറ്റ് പരിവർത്തനം, ക്ലോക്ക് വീണ്ടെടുക്കൽ, സിഗ്നൽ പുനരുജ്ജീവനം, പാറ്റേൺ തിരിച്ചറിയൽ മുതലായവയിൽ ഈ ഇഫക്റ്റുകൾ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും.

ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പുരോഗതിയും നിർമ്മാണച്ചെലവ് കുറയ്ക്കലും മൂലം, അടിസ്ഥാന ആംപ്ലിഫയറുകൾ, ഫങ്ഷണൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, സബ്സിസ്റ്റം ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയായി SOA സെമികണ്ടക്ടർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറിന്റെ പ്രയോഗ മേഖലകൾ വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.