अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायर प्रवर्धन कैसे प्राप्त करता है?

कैसे हुआअर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरप्रवर्धन प्राप्त करें?

बड़ी क्षमता वाले ऑप्टिकल फाइबर संचार के युग के आगमन के बाद, ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हुई है।ऑप्टिकल एम्पलीफायरोंप्रेरित विकिरण या प्रेरित प्रकीर्णन के आधार पर इनपुट ऑप्टिकल संकेतों को प्रवर्धित करें। कार्य सिद्धांत के अनुसार, ऑप्टिकल एम्पलीफायरों को अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों में विभाजित किया जा सकता है (एसओए) औरऑप्टिकल फाइबर एम्पलीफायरों। उनमें से,अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरोंव्यापक लाभ बैंड, अच्छे एकीकरण और विस्तृत तरंगदैर्ध्य रेंज के लाभों के कारण, अर्धचालक प्रकाशीय संचार में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ये सक्रिय और निष्क्रिय क्षेत्रों से बने होते हैं, और सक्रिय क्षेत्र लाभ क्षेत्र होता है। जब प्रकाश संकेत सक्रिय क्षेत्र से होकर गुजरता है, तो इलेक्ट्रॉन ऊर्जा खो देते हैं और फोटॉन के रूप में मूल अवस्था में लौट आते हैं, जिनकी तरंगदैर्ध्य प्रकाश संकेत के समान होती है, जिससे प्रकाश संकेत का प्रवर्धन होता है। अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धक चालक धारा द्वारा अर्धचालक वाहक को व्युत्क्रम कण में परिवर्तित करता है, अंतःक्षेपित बीज प्रकाश के आयाम को बढ़ाता है, और अंतःक्षेपित बीज प्रकाश की ध्रुवीकरण, रेखा की चौड़ाई और आवृत्ति जैसी बुनियादी भौतिक विशेषताओं को बनाए रखता है। कार्यशील धारा में वृद्धि के साथ, आउटपुट प्रकाशीय शक्ति भी एक निश्चित कार्यात्मक संबंध में बढ़ती है।

लेकिन यह वृद्धि असीमित नहीं है, क्योंकि अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धकों में एक लाभ संतृप्ति परिघटना होती है। यह परिघटना दर्शाती है कि जब इनपुट प्रकाशीय शक्ति स्थिर होती है, तो अंतःक्षेपित वाहक सांद्रता में वृद्धि के साथ लाभ बढ़ता है, लेकिन जब अंतःक्षेपित वाहक सांद्रता बहुत अधिक होती है, तो लाभ संतृप्त हो जाएगा या घट भी जाएगा। जब अंतःक्षेपित वाहक सांद्रता स्थिर होती है, तो इनपुट शक्ति में वृद्धि के साथ निर्गत शक्ति बढ़ती है, लेकिन जब इनपुट प्रकाशीय शक्ति बहुत अधिक होती है, तो उत्तेजित विकिरण के कारण वाहक उपभोग दर बहुत अधिक हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप लाभ संतृप्ति या गिरावट होती है। लाभ संतृप्ति परिघटना का कारण सक्रिय क्षेत्र पदार्थ में इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों के बीच परस्पर क्रिया है। चाहे लाभ माध्यम में उत्पन्न फोटॉन हों या बाह्य फोटॉन, उत्तेजित विकिरण द्वारा वाहकों के उपभोग की दर उस दर से संबंधित होती है जिस पर वाहक समय के साथ संबंधित ऊर्जा स्तर तक पुनःपूर्ति करते हैं। उत्तेजित विकिरण के अलावा, अन्य कारकों द्वारा उपभोग की जाने वाली वाहक दर भी बदलती है, जो लाभ संतृप्ति पर प्रतिकूल प्रभाव डालती है।

चूँकि अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धकों का सबसे महत्वपूर्ण कार्य रैखिक प्रवर्धन है, मुख्यतः प्रवर्धन प्राप्त करने के लिए, इसका उपयोग संचार प्रणालियों में शक्ति प्रवर्धकों, लाइन प्रवर्धकों और पूर्व-प्रवर्धकों के रूप में किया जा सकता है। संचारण छोर पर, अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धक का उपयोग प्रणाली के संचारण छोर पर निर्गत शक्ति को बढ़ाने के लिए शक्ति प्रवर्धक के रूप में किया जाता है, जिससे प्रणाली ट्रंक की रिले दूरी में अत्यधिक वृद्धि हो सकती है। संचरण लाइन में, अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धक का उपयोग रैखिक रिले प्रवर्धक के रूप में किया जा सकता है, जिससे संचरण पुनर्योजी रिले दूरी को कई गुना बढ़ाया जा सकता है। प्राप्तकर्ता छोर पर, अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धक का उपयोग पूर्व-प्रवर्धक के रूप में किया जा सकता है, जिससे प्राप्तकर्ता की संवेदनशीलता में अत्यधिक सुधार हो सकता है। अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धकों की लाभ संतृप्ति विशेषताएँ प्रति बिट लाभ को पिछले बिट अनुक्रम से संबंधित बनाती हैं। 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 एक मध्यम तीव्रता वाली सतत तरंग प्रस्तुत करती है, जिससे एम्पलीफायर का कुल लाभ कम हो जाता है। इस प्रकार, चैनलों के बीच क्रॉस-गेन मॉड्यूलेशन प्रभाव कम हो जाता है।

अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की संरचना सरल और एकीकरण में आसान होती है, और ये विभिन्न तरंगदैर्ध्य के ऑप्टिकल संकेतों को बढ़ा सकते हैं। इनका उपयोग विभिन्न प्रकार के लेज़रों के एकीकरण में व्यापक रूप से किया जाता है। वर्तमान में, अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों पर आधारित लेज़र एकीकरण तकनीक लगातार विकसित हो रही है, लेकिन निम्नलिखित तीन पहलुओं पर अभी भी प्रयास किए जाने की आवश्यकता है। पहला, ऑप्टिकल फाइबर के साथ युग्मन हानि को कम करना है। अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायर की मुख्य समस्या यह है कि फाइबर के साथ युग्मन हानि बड़ी होती है। युग्मन दक्षता में सुधार करने के लिए, परावर्तन हानि को कम करने, किरण की समरूपता में सुधार करने और उच्च दक्षता वाले युग्मन को प्राप्त करने के लिए युग्मन प्रणाली में एक लेंस जोड़ा जा सकता है। दूसरा, अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की ध्रुवीकरण संवेदनशीलता को कम करना है। ध्रुवीकरण विशेषता मुख्य रूप से आपतित प्रकाश की ध्रुवीकरण संवेदनशीलता को संदर्भित करती है। यदि अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायर को विशेष रूप से संसाधित नहीं किया जाता है, तो लाभ की प्रभावी बैंडविड्थ कम हो जाएगी। क्वांटम वेल संरचना अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की स्थिरता में प्रभावी रूप से सुधार कर सकती है। अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धकों की ध्रुवीकरण संवेदनशीलता को कम करने के लिए एक सरल और उत्कृष्ट क्वांटम वेल संरचना का अध्ययन करना संभव है। तीसरा, एकीकृत प्रक्रिया का अनुकूलन। वर्तमान में, अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धकों और लेज़रों का एकीकरण तकनीकी प्रसंस्करण में अत्यधिक जटिल और बोझिल है, जिसके परिणामस्वरूप प्रकाशीय संकेत संचरण और उपकरण सम्मिलन हानि में भारी हानि होती है, और लागत भी बहुत अधिक होती है। इसलिए, हमें एकीकृत उपकरणों की संरचना को अनुकूलित करने और उपकरणों की परिशुद्धता में सुधार करने का प्रयास करना चाहिए।

ऑप्टिकल संचार प्रौद्योगिकी में, ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी सहायक प्रौद्योगिकियों में से एक है, और अर्धचालक ऑप्टिकल प्रवर्धक प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हो रही है। वर्तमान में, अर्धचालक ऑप्टिकल प्रवर्धकों के प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ है, विशेष रूप से नई पीढ़ी की ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों जैसे तरंगदैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन या ऑप्टिकल स्विचिंग मोड के विकास में। सूचना उद्योग के विकास के साथ, विभिन्न बैंडों और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी का परिचय दिया जाएगा, और नई प्रौद्योगिकियों के विकास और अनुसंधान से अर्धचालक ऑप्टिकल प्रवर्धक प्रौद्योगिकी का निरंतर विकास और समृद्धि सुनिश्चित होगी।