Principio del commutatore ottico SOA (commutatore ottico di tipo amplificatore ottico a semiconduttore)

UNSOA (interruttore amplificatore ottico a semiconduttore)è un dispositivo ottico core che realizza la commutazione/instradamento del segnale ottico in base alle caratteristiche di saturazione del guadagno di un amplificatore ottico a semiconduttore (SOA). Combina le doppie funzioni di "amplificazione ottica" e "commutazione ottica" ed è ampiamente utilizzato nelle comunicazioni optoelettroniche (come moduli ottici, connessioni incrociate ottiche (OXC) e interconnessioni ottiche di data center), particolarmente adatto per scenari di reti ottiche ad alta velocità e ad alta densità.

Base fisica fondamentale: effetto di saturazione del guadagno SOA

Per comprendere gli interruttori ottici SOA, è necessario prima comprendere il principio di funzionamento fondamentale della SOA: amplificazione dell'emissione stimolata e caratteristiche di saturazione del guadagno:

Struttura di base SOA: essenzialmente, è una guida d'onda a semiconduttore (comunemente utilizzando sistemi di materiali InP/InGaAsP, adatti per finestre di comunicazione da 1310 nm/1550 nm). Le due estremità della guida d'onda sono pellicole antiriflesso (che riducono la riflessione) e l'interno è drogato con regioni attive (che forniscono il mezzo di guadagno). I portatori di carica vengono eccitati ad un livello energetico elevato attraverso l'iniezione elettrica.

Amplificazione dell'emissione stimolata: quando il segnale ottico in ingresso (luce del segnale) entra nella regione attiva della SOA, i portatori ad alta energia vengono "eccitati" dai fotoni della luce del segnale per passare a livelli di energia più bassi, rilasciando fotoni con la stessa lunghezza d'onda, fase e polarizzazione della luce del segnale, amplificando così il segnale ottico (il guadagno G è tipicamente 10 ~ 30 dB).

Caratteristica chiave della saturazione del guadagno: il guadagno di una SOA non è infinito: quando la corrente iniettata è fissa, il guadagno massimo della SOA è determinato dalla "concentrazione della portante"; se la potenza ottica in ingresso è sufficientemente grande (superando la "potenza di saturazione Psat"), consumerà rapidamente i portatori ad alta energia nella regione attiva, provocando un brusco calo del guadagno SOA, entrando infine in uno "stato di saturazione del guadagno" (a quel punto il guadagno tende a stabilizzarsi e non può più aumentare con l'aumentare della potenza ottica in ingresso).

Logica fondamentale della commutazione ottica SOA: utilizzando la "luce di controllo" per regolare lo stato di guadagno della SOA, la "luce di segnale" viene accesa/spenta indirettamente.

Boxoptronicapuò fornire un guadagno elevatoAmplificatori SOAa 1060 nm, 1310 nm, 1550 nm e 1560 nm.