SOA 광스위치 원리 (반도체 광증폭기형 광스위치)

안SOA(반도체 광증폭기 스위치)반도체 광증폭기(SOA)의 이득 포화 특성을 기반으로 광신호 스위칭/라우팅을 구현하는 핵심 광소자입니다. 이는 "광 증폭"과 "광 스위칭"의 이중 기능을 결합하고 광전자 통신(예: 광 모듈, 광 교차 연결(OXC) 및 데이터 센터 광 상호 연결)에 널리 사용되며 특히 고속, 고밀도 광 네트워크 시나리오에 적합합니다.

핵심 물리적 기반: SOA 이득 포화 효과

SOA 광 스위치를 이해하려면 먼저 SOA의 핵심 작동 원리인 유도 방출 증폭 및 이득 포화 특성을 이해해야 합니다.

SOA 기본 구조: 본질적으로 반도체 도파관입니다(일반적으로 1310nm/1550nm 통신 창에 적합한 InP/InGaAsP 재료 시스템을 사용함). 도파관의 두 끝은 반사 방지 필름(반사 감소)이고 내부는 활성 영역(이득 매질 제공)으로 도핑되어 있습니다. 전하 캐리어는 전기 주입을 통해 높은 에너지 수준으로 여기됩니다.

자극 방출 증폭: 입력 광 신호(신호광)가 SOA의 활성 영역에 들어갈 때 고에너지 캐리어는 신호광 광자에 의해 "여기"되어 낮은 에너지 레벨로 전환되고 신호광과 동일한 파장, 위상 및 편광을 가진 광자를 방출하여 광 신호를 증폭합니다(이득 G는 일반적으로 10~30dB).

이득 포화의 주요 특징: SOA의 이득은 무한하지 않습니다. 주입된 전류가 고정되면 SOA의 최대 이득은 "캐리어 농도"에 의해 결정됩니다. 입력 광 전력이 충분히 큰 경우("포화 전력 Psat" 초과) 활성 영역의 고에너지 캐리어를 빠르게 소비하여 SOA 이득이 급격하게 떨어지고 결국 "이득 포화 상태"(이 시점에서 이득이 안정화되는 경향이 있으며 입력 광 전력이 증가해도 더 이상 증가할 수 없음)에 들어갑니다.

SOA 기본 구조: 본질적으로 반도체 도파관입니다(일반적으로 1310nm/1550nm 통신 창에 적합한 InP/InGaAsP 재료 시스템을 사용함). 도파관의 두 끝은 반사 방지 필름(반사 감소)이고 내부는 활성 영역(이득 매질 제공)으로 도핑되어 있습니다. 전하 캐리어는 전기 주입을 통해 높은 에너지 수준으로 여기됩니다.

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