بخشی از مقاله
تقويت کننده نوري نيمه هادي بهره کلمپ
Gain- Clamped Semiconductor Optical Amplifier (GC-SOA)
چکيده
تقويت کنندهي نوري نيمه هادي (SOA) نشان بزرگ تکامل وعده براي استفاده در شبکه هاي ارتباطـات نـوري اسـت .
SOA مزاياي زيادي ازجمله : اندازه کوچک، قيمت کم ، محدوده طولموجي گسـترده دارد. ازايـن رو ايـن افـزاره داراي تـوان خروجي اشباع کم و شکل نويز بالا است . در اين موضوع که به شرح مختصر از GC-SOA پرداخته ايم براي افزايش تـوان خروجي اشباع از منعکس کنندههاي DFB يا DBR به صورت مجتمع در اين تقويت کننده استفاده و ايـن امـر بـراي ايجـاد نوسان ليزر انجامشده است . اين تقويت کننده براي هر مقدار دامنه نور ورودي به تقويت کننده يک بهره ثابت دارد و ازاين رو به تقويت کننده کلمپ بهره معروف است .
کلمات کليدي: تقويت کننده نوري نيمه هادي بهره کلمپ ، تجهيزات الکترونيک نوري، تقويت کننده نوري نيمه هادي،-GC
مقدمه
توسعه ي سيستم هاي ارتباطي نياز به انتقال حجم بالايي از اطلاعات رادارند که باعث افزايش سريع ترافيک شبکه هاي مخابراتي شده و افزايش ظرفيت شبکه هاي انتقال را گريزناپذير کرده است که در اين ميان سيستم هاي مخابرات نوري به دليل دارا بودن پتانسيل بالاي انتقال اطلاعات موردتوجه قرارگرفته اند و کانال ارتباطي اين امر فيبر نوري است [١].
باوجود تلفات ناچيز فيبرهاي نوري، براي انتقال اطلاعات در مسافت هاي طولاني بيشتر از ٥٠ کيلومتر، نياز به تقويت دوباره پالس هاي نوري است . ازاين رو به تقويت کنندههاي نوري نيازمند هستيم . يکي از تقويت کنندههاي نوري SOA است که از ساير تقويت کنندهها قدرتمندتر است [٣] ,[٢].
تقويت کننده نوري نيمه هادي *SOA را مي توان معادل يک ليزر در نظر گرفت که در آن فيدبک کاواک بسيار ضعيف شده است و به واسطه ي فرآيند گسيل تحريکشده سيگنال ورودي در طول ناحيه فعال تقويت مي شود .در ساختار SOA نور ورودي به ناحيه فعال وارد مي شود و در راستاي يک موجبر فعال تقويت مي شود و از انتهاي اين موجبر خارج مي شود[٤].
هدف اصلي استفاده از SOA دستيابي به نرخ بيت بالاست ، زيرا بسيار کوچک است و توانايي مجتمع شدن را دارد[٥].
تقويت کننده نوري نيمه هادي
تقويت کننده نوري نيمه هادي در اصل يک ليزر نيمه هادي فابري-پرو است که منعکس کنندههايش را با پوشش ضد انعکاسي پوشش دادهاند. اين پوشش براي جلوگيري از انعکاس کاواک در هنگام نوسان حاصل از ليزر است [٦]. تقويت کننده نوري نيمه هادي را نيز همچون ساير تقويت کنندههاي نوري مي توان به عنوان يک عنصر تقويت بهره رايج شناخت . اين عنصر کاربردهاي زيادي ازجمله تبديل طولموج، توليد دوباره، انتخاب طولموج، تقويت کنندگي و ... دارد. SOA با وصف تمام توانايي هايش ازلحاظ الکتريکي و نوري توان کم را مصرف مي نمايد و نيز قيمت ، اندازه مناسبي هم دارد. همچنين در داراي سرعت بالا و غير حساس به قطبش است (در برخي مدلهاي اصلاحشده) [٧].
شکل ١ تقويت کننده نوري نيمه هادي C-Band
اين تقويت کننده نوري نيمه هادي اصولاً به عنوان افزاينده توان نوري در سيستم هاي با نرخ بيت بالا استفاده مي شود. به دليل توان اشباع بالاي خروجي ، فشردگي و ارزاني با ديگر روش در رقابت است . بسته ي تقويت کننده نوري نيمه هادي که در شکل ١ نشان دادهشده است ، شامل يک ترميستور و يک خنککننده ترموالکتريکي با ١٤ پايه به شکل پروانه با مفاصل فيبري تک مد است [٨].
تقويت کننده نوري نيمه هادي کلمپ بهره
تقويت کننده نوري نيمه هادي کلمپ بهره مزاياي متفاوتي از ساير تقويت کنندههاي نوري رايج دارد؛ مهم ترين آنها، بهره نوري ثابت افزاره کلمپ بهره در محدوده بزرگ توان خروجي است . در اين زمينه تقويت کننده نوري مي تواند به صورت خطي نور را به طور مناسب براي محدوده سيگنال ٥٠ تا ٨٠ مگاهرتز در تلويزيونهاي آنالوگ تقويت نمايد که اکنون اين مورد کاربرد ديگر بدون استفاده است . تقويت کننده کلمپ بهره با استفاده از انتخاب طولموج در فيدبک عمل تقويت ثابت را مي دهد، با استفاده از منعکس کننده توزيع براگDBR در حد متوسط سيگنال را تقويت مي نمايد. همچنين در يک محدوده مشخص بهره پايداري دارد کاربردش به صورت گستردهاي رشد نمود. طولموج در اين تقويت کننده با استفاده از منعکس کننده DBR يا توزيع براگ قابل تنظيم است (در شکل ٢ يک توري پراش نشان دادهشده است ) [١٢]–[٩].
شکل ٢ محل توري در موجبر[١٣]
عملکرد افزاره
منحني کارکرد اين افزاره در شکل زير نشان دادهشده است . اين افزاره از يک تقويت کننده نوري نيمه هادي يکسان با
ساير تقويت کننده هاي و يک توري پراش DBR در انتهايش تشکيل شده است .
شکل ٣ توري پراش و فاصله بين شبکه آن
