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 एम्पलीफायरउत्तेजित विकिरण या उत्तेजित बिखराव 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 एम्पलीफायरव्यापक लाभ बैंड, अच्छे एकीकरण और विस्तृत तरंगदैर्ध्य रेंज के लाभों के आधार पर ऑप्टिकल संचार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वे 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 फोटॉन के रूप में जमीनी अवस्था में लौटने का कारण बनता है, जिसमें प्रकाश संकेत के समान तरंगदैर्ध्य होता है, इस प्रकार प्रकाश संकेत को बढ़ाता है। सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर ड्राइविंग करंट द्वारा सेमीकंडक्टर वाहक को रिवर्स पार्टिकल में परिवर्तित करता है, इंजेक्ट किए गए बीज प्रकाश के आयाम को बढ़ाता है, और इंजेक्ट किए गए बीज प्रकाश की बुनियादी भौतिक विशेषताओं जैसे ध्रुवीकरण, लाइन की चौड़ाई और आवृत्ति को बनाए रखता है। कार्यशील धारा की वृद्धि के साथ, आउटपुट ऑप्टिकल पावर भी एक निश्चित कार्यात्मक संबंध में बढ़ जाती है।

लेकिन यह वृद्धि सीमा रहित नहीं है, क्योंकि अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों में लाभ संतृप्ति घटना होती है। घटना दर्शाती है कि जब इनपुट ऑप्टिकल पावर स्थिर होती है, तो इंजेक्टेड वाहक सांद्रता की वृद्धि के साथ लाभ बढ़ता है, लेकिन जब इंजेक्टेड वाहक सांद्रता बहुत बड़ी होती है, तो लाभ संतृप्त हो जाएगा या घट भी जाएगा। जब इंजेक्टेड वाहक की सांद्रता स्थिर होती है, तो इनपुट पावर की वृद्धि के साथ आउटपुट पावर बढ़ जाती है, लेकिन जब इनपुट ऑप्टिकल पावर बहुत बड़ी होती है, तो उत्तेजित विकिरण के कारण वाहक खपत दर बहुत बड़ी होती है, जिसके परिणामस्वरूप लाभ संतृप्ति या गिरावट होती है। लाभ संतृप्ति घटना का कारण सक्रिय क्षेत्र सामग्री में इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों के बीच की बातचीत है। चाहे लाभ माध्यम में उत्पन्न फोटॉन हों या बाहरी फोटॉन, जिस दर पर उत्तेजित विकिरण वाहकों का उपभोग करता है वह उस दर से संबंधित होता है जिस पर वाहक समय में इसी ऊर्जा स्तर को भरते हैं। उत्तेजित विकिरण के अलावा, अन्य कारकों द्वारा खपत वाहक दर भी बदलती है, जो लाभ संतृप्ति को प्रतिकूल रूप से प्रभावित करती है।

चूंकि सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का सबसे महत्वपूर्ण कार्य रैखिक प्रवर्धन है, मुख्य रूप से प्रवर्धन प्राप्त करने के लिए, इसका उपयोग संचार प्रणालियों में पावर एम्पलीफायरों, लाइन एम्पलीफायरों और प्रीएम्पलीफायरों के रूप में किया जा सकता है। संचारण छोर पर, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर का उपयोग सिस्टम के संचारण छोर पर आउटपुट पावर को बढ़ाने के लिए पावर एम्पलीफायर के रूप में किया जाता है, जो सिस्टम ट्रंक की रिले दूरी को बहुत बढ़ा सकता है। ट्रांसमिशन लाइन में, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर का उपयोग रैखिक रिले एम्पलीफायर के रूप में किया जा सकता है, ताकि ट्रांसमिशन पुनर्योजी रिले दूरी को फिर से छलांग और सीमा से बढ़ाया जा सके। प्राप्त करने वाले छोर पर, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर का उपयोग प्रीएम्पलीफायर के रूप में किया जा सकता है, जो रिसीवर की संवेदनशीलता में बहुत सुधार कर सकता है। सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों 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 निरंतर तरंग पेश करती है, इस प्रकार एम्पलीफायर के कुल लाभ को संपीड़ित करती है। फिर चैनलों के बीच क्रॉस-गेन मॉड्यूलेशन प्रभाव कम हो जाता है।

सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों में सरल संरचना, आसान एकीकरण होता है, और विभिन्न तरंग दैर्ध्य के ऑप्टिकल संकेतों को बढ़ा सकते हैं, और विभिन्न प्रकार के लेजर के एकीकरण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। वर्तमान में, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों पर आधारित लेजर एकीकरण तकनीक परिपक्व होती जा रही है, लेकिन अभी भी निम्नलिखित तीन पहलुओं में प्रयास किए जाने की आवश्यकता है। पहला ऑप्टिकल फाइबर के साथ युग्मन हानि को कम करना है। सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर की मुख्य समस्या यह है कि फाइबर के साथ युग्मन हानि बड़ी है। युग्मन दक्षता में सुधार करने के लिए, प्रतिबिंब हानि को कम करने, बीम की समरूपता में सुधार करने और उच्च दक्षता युग्मन प्राप्त करने के लिए युग्मन प्रणाली में एक लेंस जोड़ा जा सकता है। दूसरा सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की ध्रुवीकरण संवेदनशीलता को कम करना है। ध्रुवीकरण विशेषता मुख्य रूप से घटना 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 प्रभावी रूप से सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की स्थिरता में 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 एकीकृत प्रक्रिया का अनुकूलन है। वर्तमान में, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों और लेजर का एकीकरण तकनीकी प्रसंस्करण में बहुत जटिल और बोझिल है, जिसके परिणामस्वरूप ऑप्टिकल सिग्नल ट्रांसमिशन और डिवाइस सम्मिलन हानि में बड़ा नुकसान होता है, और लागत 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 सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हो रही है। वर्तमान में, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों के प्रदर्शन में बहुत सुधार हुआ है, विशेष रूप से नई पीढ़ी की ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों जैसे तरंग दैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग या ऑप्टिकल स्विचिंग मोड के विकास में। सूचना उद्योग के विकास के साथ, विभिन्न बैंड और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रौद्योगिकी पेश की जाएगी, और नई प्रौद्योगिकियों के विकास और अनुसंधान से अनिवार्य रूप से सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर प्रौद्योगिकी का विकास और समृद्धि जारी रहेगी।