कैसे हुआसेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरप्रवर्धन प्राप्त करना?
उच्च क्षमता वाली ऑप्टिकल फाइबर संचार के युग के आगमन के बाद, ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी का तेजी से विकास हुआ है।ऑप्टिकल एम्पलीफायरउत्तेजित विकिरण या उत्तेजित प्रकीर्णन के आधार पर इनपुट ऑप्टिकल संकेतों को प्रवर्धित करना। कार्य सिद्धांत के अनुसार, ऑप्टिकल एम्पलीफायरों को अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों में विभाजित किया जा सकता है (एसओए) औरऑप्टिकल फाइबर एम्पलीफायर। उनमें से,सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरसेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर व्यापक लाभ बैंड, बेहतर एकीकरण और विस्तृत तरंगदैर्ध्य सीमा के लाभों के कारण ऑप्टिकल संचार में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। ये सक्रिय और निष्क्रिय क्षेत्रों से बने होते हैं, और सक्रिय क्षेत्र लाभ क्षेत्र होता है। जब प्रकाश संकेत सक्रिय क्षेत्र से गुजरता है, तो यह इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा खोने और फोटॉनों के रूप में ग्राउंड स्टेट में लौटने का कारण बनता है, जिनकी तरंगदैर्ध्य प्रकाश संकेत के समान होती है, इस प्रकार प्रकाश संकेत को प्रवर्धित करता है। सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर ड्राइविंग करंट द्वारा सेमीकंडक्टर कैरियर को रिवर्स कण में परिवर्तित करता है, इंजेक्टेड सीड लाइट के आयाम को बढ़ाता है, और इंजेक्टेड सीड लाइट के ध्रुवीकरण, लाइन चौड़ाई और आवृत्ति जैसे मूलभूत भौतिक गुणों को बनाए रखता है। कार्यशील धारा में वृद्धि के साथ, आउटपुट ऑप्टिकल शक्ति भी एक निश्चित कार्यात्मक संबंध में बढ़ती है।
लेकिन यह वृद्धि असीमित नहीं है, क्योंकि सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों में गेन सैचुरेशन की घटना होती है। यह घटना दर्शाती है कि जब इनपुट ऑप्टिकल पावर स्थिर होती है, तो इंजेक्टेड कैरियर सांद्रता में वृद्धि के साथ गेन बढ़ता है, लेकिन जब इंजेक्टेड कैरियर सांद्रता बहुत अधिक हो जाती है, तो गेन सैचुरेट हो जाता है या घट भी सकता है। जब इंजेक्टेड कैरियर की सांद्रता स्थिर होती है, तो इनपुट पावर में वृद्धि के साथ आउटपुट पावर बढ़ती है, लेकिन जब इनपुट ऑप्टिकल पावर बहुत अधिक हो जाती है, तो उत्तेजित विकिरण के कारण कैरियर खपत दर बहुत अधिक हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप गेन सैचुरेट हो जाता है या घट जाता है। गेन सैचुरेशन की घटना का कारण सक्रिय क्षेत्र सामग्री में इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों के बीच की परस्पर क्रिया है। चाहे गेन माध्यम में उत्पन्न फोटॉन हों या बाहरी फोटॉन, उत्तेजित विकिरण द्वारा कैरियर की खपत की दर, समय के साथ संबंधित ऊर्जा स्तर तक कैरियर की पुनःपूर्ति की दर से संबंधित होती है। उत्तेजित विकिरण के अलावा, अन्य कारकों द्वारा खपत की गई कैरियर दर भी बदलती है, जो गेन सैचुरेशन को प्रतिकूल रूप से प्रभावित करती है।
सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का सबसे महत्वपूर्ण कार्य रैखिक प्रवर्धन है, जिसका मुख्य उद्देश्य प्रवर्धन करना है। इसलिए, संचार प्रणालियों में इनका उपयोग पावर एम्पलीफायर, लाइन एम्पलीफायर और प्रीएम्पलीफायर के रूप में किया जा सकता है। संचारित छोर पर, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर का उपयोग पावर एम्पलीफायर के रूप में किया जाता है ताकि सिस्टम के संचारित छोर पर आउटपुट पावर को बढ़ाया जा सके, जिससे सिस्टम ट्रंक की रिले दूरी में काफी वृद्धि हो सकती है। ट्रांसमिशन लाइन में, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर का उपयोग रैखिक रिले एम्पलीफायर के रूप में किया जा सकता है, जिससे ट्रांसमिशन रीजेनरेटिव रिले दूरी को कई गुना बढ़ाया जा सकता है। प्राप्तकर्ता छोर पर, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर का उपयोग प्रीएम्पलीफायर के रूप में किया जा सकता है, जिससे रिसीवर की संवेदनशीलता में काफी सुधार होता है। सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की गेन सैचुरेशन विशेषता के कारण प्रति बिट गेन पिछले बिट अनुक्रम से संबंधित होता है। छोटे चैनलों के बीच पैटर्न प्रभाव को क्रॉस-गेन मॉड्यूलेशन प्रभाव भी कहा जा सकता है। यह तकनीक कई चैनलों के बीच क्रॉस-गेन मॉड्यूलेशन प्रभाव के सांख्यिकीय औसत का उपयोग करती है और बीम को बनाए रखने के लिए प्रक्रिया में मध्यम तीव्रता वाली निरंतर तरंग को शामिल करती है, जिससे एम्पलीफायर का कुल गेन कम हो जाता है। इसके परिणामस्वरूप, चैनलों के बीच क्रॉस-गेन मॉड्यूलेशन प्रभाव कम हो जाता है।
सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की संरचना सरल होती है, इन्हें आसानी से एकीकृत किया जा सकता है और ये विभिन्न तरंगदैर्ध्य के ऑप्टिकल संकेतों को प्रवर्धित कर सकते हैं। इनका उपयोग विभिन्न प्रकार के लेज़रों के एकीकरण में व्यापक रूप से किया जाता है। वर्तमान में, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों पर आधारित लेज़र एकीकरण तकनीक परिपक्व हो रही है, लेकिन निम्नलिखित तीन पहलुओं पर अभी भी काम करने की आवश्यकता है। पहला है ऑप्टिकल फाइबर के साथ युग्मन हानि को कम करना। सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर की मुख्य समस्या फाइबर के साथ युग्मन हानि का अधिक होना है। युग्मन दक्षता में सुधार करने के लिए, परावर्तन हानि को कम करने, किरण की समरूपता में सुधार करने और उच्च दक्षता युग्मन प्राप्त करने के लिए युग्मन प्रणाली में एक लेंस जोड़ा जा सकता है। दूसरा है सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की ध्रुवीकरण संवेदनशीलता को कम करना। ध्रुवीकरण विशेषता मुख्य रूप से आपतित प्रकाश की ध्रुवीकरण संवेदनशीलता को संदर्भित करती है। यदि सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर को विशेष रूप से संसाधित नहीं किया जाता है, तो लाभ की प्रभावी बैंडविड्थ कम हो जाएगी। क्वांटम वेल संरचना सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की स्थिरता में प्रभावी रूप से सुधार कर सकती है। सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की ध्रुवीकरण संवेदनशीलता को कम करने के लिए एक सरल और बेहतर क्वांटम वेल संरचना का अध्ययन करना संभव है। तीसरा बिंदु एकीकृत प्रक्रिया का अनुकूलन है। वर्तमान में, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों और लेजरों का एकीकरण तकनीकी रूप से बहुत जटिल और बोझिल है, जिसके परिणामस्वरूप ऑप्टिकल सिग्नल ट्रांसमिशन और डिवाइस इंसर्शन लॉस में भारी हानि होती है, और लागत भी बहुत अधिक होती है। इसलिए, हमें एकीकृत उपकरणों की संरचना को अनुकूलित करने और उपकरणों की सटीकता में सुधार करने का प्रयास करना चाहिए।
ऑप्टिकल संचार प्रौद्योगिकी में, ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी सहायक प्रौद्योगिकियों में से एक है, और अर्धचालक ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हो रही है। वर्तमान में, अर्धचालक ऑप्टिकल प्रवर्धनों के प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ है, विशेष रूप से तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग या ऑप्टिकल स्विचिंग मोड जैसी नई पीढ़ी की ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों के विकास में। सूचना उद्योग के विकास के साथ, विभिन्न बैंडों और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी का प्रचलन बढ़ेगा, और नई प्रौद्योगिकियों के विकास और अनुसंधान से अर्धचालक ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी का निरंतर विकास और समृद्धि सुनिश्चित होगी।
पोस्ट करने का समय: 25 फरवरी 2025