कसेसेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरप्रवर्धन साध्य करायचे?
मोठ्या क्षमतेच्या ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनच्या युगाच्या आगमनानंतर, ऑप्टिकल अॅम्प्लिफिकेशन तंत्रज्ञान वेगाने विकसित झाले आहे.ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सउत्तेजित रेडिएशन किंवा उत्तेजित स्कॅटरिंगवर आधारित इनपुट ऑप्टिकल सिग्नल वाढवा. कार्य तत्त्वानुसार, ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सना सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्समध्ये विभागले जाऊ शकते (एसओए) आणिऑप्टिकल फायबर अॅम्प्लिफायर्सत्यापैकी,सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सवाइड गेन बँड, चांगले इंटिग्रेशन आणि वाइड वेव्हलेंथ रेंजच्या फायद्यांमुळे ऑप्टिकल कम्युनिकेशनमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. ते सक्रिय आणि निष्क्रिय क्षेत्रांनी बनलेले असतात आणि सक्रिय क्षेत्र म्हणजे गेन क्षेत्र. जेव्हा प्रकाश सिग्नल सक्रिय प्रदेशातून जातो तेव्हा त्यामुळे इलेक्ट्रॉन ऊर्जा गमावतात आणि फोटॉनच्या स्वरूपात जमिनीवर परत येतात, ज्यांची तरंगलांबी प्रकाश सिग्नलसारखीच असते, त्यामुळे प्रकाश सिग्नल वाढतो. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर ड्रायव्हिंग करंटद्वारे सेमीकंडक्टर कॅरियरला रिव्हर्स पार्टिकलमध्ये रूपांतरित करतो, इंजेक्टेड सीड लाइट अॅम्प्लिफाय करतो आणि इंजेक्टेड सीड लाइटची मूलभूत भौतिक वैशिष्ट्ये जसे की ध्रुवीकरण, रेषेची रुंदी आणि वारंवारता राखतो. कार्यरत प्रवाहाच्या वाढीसह, आउटपुट ऑप्टिकल पॉवर देखील एका विशिष्ट कार्यात्मक संबंधात वाढते.
परंतु ही वाढ मर्यादेशिवाय नाही, कारण सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्समध्ये गेन सॅच्युरेशन इंद्रियगोचर असते. या घटनेवरून असे दिसून येते की जेव्हा इनपुट ऑप्टिकल पॉवर स्थिर असते, तेव्हा इंजेक्टेड कॅरियर एकाग्रतेच्या वाढीसह गेन वाढते, परंतु जेव्हा इंजेक्टेड कॅरियर एकाग्रता खूप मोठी असते, तेव्हा गेन संतृप्त होते किंवा कमी होते. जेव्हा इंजेक्टेड कॅरियरची एकाग्रता स्थिर असते, तेव्हा इनपुट पॉवरच्या वाढीसह आउटपुट पॉवर वाढते, परंतु जेव्हा इनपुट ऑप्टिकल पॉवर खूप मोठी असते, तेव्हा उत्तेजित रेडिएशनमुळे होणारा वाहक वापर दर खूप मोठा असतो, ज्यामुळे गेन सॅच्युरेशन किंवा घट होते. गेन सॅच्युरेशन इंद्रियगोचरचे कारण सक्रिय प्रदेशातील सामग्रीमधील इलेक्ट्रॉन आणि फोटॉनमधील परस्परसंवाद आहे. गेन माध्यमात निर्माण होणारे फोटॉन असोत किंवा बाह्य फोटॉन, उत्तेजित रेडिएशन वाहकांना ज्या दराने वापरतात तो दर वाहक वेळेत संबंधित ऊर्जा पातळीपर्यंत पुन्हा भरतात त्या दराशी संबंधित असतो. उत्तेजित रेडिएशन व्यतिरिक्त, इतर घटकांद्वारे वापरला जाणारा वाहक दर देखील बदलतो, ज्यामुळे गेन सॅच्युरेशनवर प्रतिकूल परिणाम होतो.
सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सचे सर्वात महत्वाचे कार्य रेषीय प्रवर्धन असल्याने, प्रामुख्याने प्रवर्धन साध्य करण्यासाठी, ते कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये पॉवर अॅम्प्लिफायर्स, लाइन अॅम्प्लिफायर्स आणि प्रीअम्प्लिफायर्स म्हणून वापरले जाऊ शकते. ट्रान्समिटिंग एंडवर, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरचा वापर सिस्टमच्या ट्रान्समिटिंग एंडवर आउटपुट पॉवर वाढविण्यासाठी पॉवर अॅम्प्लिफायर म्हणून केला जातो, ज्यामुळे सिस्टम ट्रंकचे रिले अंतर मोठ्या प्रमाणात वाढू शकते. ट्रान्समिशन लाइनमध्ये, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरचा वापर रेषीय रिले अॅम्प्लिफायर म्हणून केला जाऊ शकतो, जेणेकरून ट्रान्समिशन रीजनरेटिव्ह रिले अंतर पुन्हा वेगाने वाढवता येईल. रिसीव्हिंग एंडवर, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरचा वापर प्रीअम्प्लिफायर म्हणून केला जाऊ शकतो, जो रिसीव्हरची संवेदनशीलता मोठ्या प्रमाणात सुधारू शकतो. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सच्या गेन सॅच्युरेशन वैशिष्ट्यांमुळे प्रति बिट गेन मागील बिट अनुक्रमाशी संबंधित असेल. लहान चॅनेलमधील पॅटर्न इफेक्टला क्रॉस-गेन मॉड्युलेशन इफेक्ट देखील म्हटले जाऊ शकते. हे तंत्र अनेक चॅनेलमधील क्रॉस-गेन मॉड्युलेशन इफेक्टच्या सांख्यिकीय सरासरीचा वापर करते आणि बीम राखण्यासाठी प्रक्रियेत मध्यम तीव्रतेचा सतत लहर सादर करते, अशा प्रकारे अॅम्प्लिफायरचा एकूण गेन संकुचित करते. मग चॅनेलमधील क्रॉस-गेन मॉड्युलेशन प्रभाव कमी होतो.
सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सची रचना सोपी, सोपी एकात्मता असते आणि ते वेगवेगळ्या तरंगलांबींचे ऑप्टिकल सिग्नल वाढवू शकतात आणि विविध प्रकारच्या लेसरच्या एकात्मतेमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जातात. सध्या, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सवर आधारित लेसर एकात्मता तंत्रज्ञान परिपक्व होत आहे, परंतु खालील तीन पैलूंमध्ये अजूनही प्रयत्न करणे आवश्यक आहे. एक म्हणजे ऑप्टिकल फायबरसह कपलिंग लॉस कमी करणे. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरची मुख्य समस्या म्हणजे फायबरसह कपलिंग लॉस मोठा आहे. कपलिंग कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, परावर्तन लॉस कमी करण्यासाठी, बीमची सममिती सुधारण्यासाठी आणि उच्च कार्यक्षमता कपलिंग साध्य करण्यासाठी कपलिंग सिस्टममध्ये लेन्स जोडता येतो. दुसरे म्हणजे सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सची ध्रुवीकरण संवेदनशीलता कमी करणे. ध्रुवीकरण वैशिष्ट्य प्रामुख्याने घटना प्रकाशाच्या ध्रुवीकरण संवेदनशीलतेचा संदर्भ देते. जर सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरवर विशेष प्रक्रिया केली नसेल, तर गेनची प्रभावी बँडविड्थ कमी होईल. क्वांटम वेल स्ट्रक्चर सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सची स्थिरता प्रभावीपणे सुधारू शकते. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सची ध्रुवीकरण संवेदनशीलता कमी करण्यासाठी साध्या आणि उत्कृष्ट क्वांटम वेल स्ट्रक्चरचा अभ्यास करणे शक्य आहे. तिसरे म्हणजे एकात्मिक प्रक्रियेचे ऑप्टिमायझेशन. सध्या, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्स आणि लेसरचे एकत्रीकरण तांत्रिक प्रक्रियेत खूप क्लिष्ट आणि त्रासदायक आहे, ज्यामुळे ऑप्टिकल सिग्नल ट्रान्समिशन आणि डिव्हाइस इन्सर्शन लॉसमध्ये मोठे नुकसान होते आणि त्याची किंमत खूप जास्त असते. म्हणून, आपण एकात्मिक उपकरणांची रचना ऑप्टिमाइझ करण्याचा आणि उपकरणांची अचूकता सुधारण्याचा प्रयत्न केला पाहिजे.
ऑप्टिकल कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानामध्ये, ऑप्टिकल अॅम्प्लिफिकेशन तंत्रज्ञान हे सहाय्यक तंत्रज्ञानांपैकी एक आहे आणि सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर तंत्रज्ञान वेगाने विकसित होत आहे. सध्या, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सची कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारली आहे, विशेषतः नवीन पिढीच्या ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाच्या विकासात जसे की वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टीप्लेक्सिंग किंवा ऑप्टिकल स्विचिंग मोड्स. माहिती उद्योगाच्या विकासासह, वेगवेगळ्या बँड आणि वेगवेगळ्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य ऑप्टिकल अॅम्प्लिफिकेशन तंत्रज्ञान सादर केले जाईल आणि नवीन तंत्रज्ञानाचा विकास आणि संशोधन अपरिहार्यपणे सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर तंत्रज्ञान विकसित आणि समृद्ध करत राहील.
पोस्ट वेळ: फेब्रुवारी-२५-२०२५