செமிகண்டக்டர் ஆப்டிகல் பெருக்கிகள் (SOA): கோட்பாடுகள், பயன்பாடுகள் மற்றும் உயர்-சக்தி தொழில்நுட்ப பகுப்பாய்வு
ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன், லிடார் மற்றும் ஃபோட்டானிக் ஒருங்கிணைப்பு போன்ற அதிநவீன ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் துறைகளில், செமிகண்டக்டர் ஆப்டிகல் பெருக்கிகள் (SOAs) ஆப்டிகல் சிக்னல் மேம்பாட்டிற்கான முக்கிய சாதனங்களாக செயல்படுகின்றன. சிறிய அளவு, குறைந்த விலை, எளிதான ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் வேகமான மறுமொழி வேகம் ஆகியவற்றின் நன்மைகளைப் பெருமைப்படுத்துகின்றன, அவை படிப்படியாக பாரம்பரிய ஆப்டிகல் பெருக்க தீர்வுகளை மாற்றுகின்றன மற்றும் அதிவேக ஆப்டிகல் நெட்வொர்க்குகள் மற்றும் உயர்-பவர் ஆப்டிகல் அமைப்புகளின் வளர்ச்சியை ஆதரிக்கும் முக்கிய அங்கமாக மாறிவிட்டன. இந்தக் கட்டுரை SOA களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகள் மற்றும் முழு காட்சிப் பயன்பாடுகளை விரிவாகப் பகுப்பாய்வு செய்யும், மேலும் இந்த "ஆப்டிகல் சிக்னல் பூஸ்டரின்" முக்கிய நன்மைகளை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ள உதவும் உயர்-சக்தி SOA களின் தொழில்நுட்ப பண்புகள், வடிவமைப்பு சவால்கள் மற்றும் பயன்பாட்டு மதிப்பு ஆகியவற்றைப் பற்றி விவாதிப்பதில் கவனம் செலுத்துகிறது. SOAs இன் முக்கிய செயல்பாட்டுக் கொள்கை SOA களின் செயல்பாடு அடிப்படையில் குறைக்கடத்தி பொருட்களின் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அவற்றின் அடிப்படைக் கொள்கை செமிகண்டக்டர் லேசர்களைப் போன்றது, ஆனால் அவை லேசரின் எதிரொலிக்கும் குழியை அகற்றி, ஒளியியல் சமிக்ஞைகளை மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றாமல் ஒற்றை-பாஸ் பெருக்கத்தை மட்டுமே செயல்படுத்துகிறது-இதனால் ஒளிமின்னழுத்த மாற்றத்தால் ஏற்படும் இழப்புகள் மற்றும் தாமதங்களைத் தவிர்க்கிறது. ஒரு SOA இன் மைய அமைப்பு செயலில் உள்ள பகுதி (பல-குவாண்டம் கிணறு கட்டமைப்பை ஏற்றுக்கொள்வது), அலை வழிகாட்டி, மின்முனைகள், ஒரு ஓட்டுநர் சுற்று மற்றும் உள்ளீடு/வெளியீட்டு இடைமுகங்களைக் கொண்டுள்ளது. ஆப்டிகல் பெருக்கத்திற்கான முக்கிய அங்கமாக, செயலில் உள்ள பகுதி பொதுவாக InGaAsP/InP போன்ற குறைக்கடத்தி பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது, அங்கு ஆப்டிகல் சிக்னல் மேம்படுத்தல் கேரியர் மாற்றங்கள் மூலம் அடையப்படுகிறது.
குறிப்பிட்ட வேலை செயல்முறையை நான்கு முக்கிய படிகளாக பிரிக்கலாம்: முதலில், பம்ப் ஊசி. ஒரு முன்னோக்கி சார்பு மின்னோட்டம் செயலில் உள்ள பகுதிக்குள் செலுத்தப்படுகிறது, வேலன்ஸ் பேண்டில் இருந்து கடத்தல் பேண்ட் வரையிலான குறைக்கடத்தி பொருளில் உற்சாகமான சார்ஜ் கேரியர்கள் (எலக்ட்ரான்கள்), "மக்கள்தொகை தலைகீழ்" நிலையை உருவாக்குகிறது - அதாவது கடத்தல் பேண்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை வேலன்ஸ் பேண்டில் உள்ளதை விட அதிகமாக உள்ளது. இரண்டாவதாக, தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு. ஒரு பலவீனமான உள்ளீட்டு ஆப்டிகல் சிக்னல் (ஃபோட்டான்கள்) செயலில் உள்ள பகுதிக்குள் நுழையும் போது, அதிக ஆற்றல் மட்டங்களில் எலக்ட்ரான்களுடன் மோதுகிறது, எலக்ட்ரான்கள் மீண்டும் வேலன்ஸ் பேண்டிற்கு மாறுவதற்கு தூண்டுகிறது மற்றும் நிகழ்வு ஃபோட்டான்களின் அதே அதிர்வெண், கட்டம் மற்றும் துருவமுனைப்பு திசையைக் கொண்ட புதிய ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகிறது. மூன்றாவது, ஆப்டிகல் சிக்னல் மேம்பாடு. ஏராளமான எலக்ட்ரான்கள் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு மூலம் ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன, அவை சம்பவ ஃபோட்டான்களுடன் மிகைப்படுத்துகின்றன, ஆப்டிகல் சிக்னல் சக்தியின் அதிவேக பெருக்கத்தை அடைகின்றன-பொதுவாக 30 dB (1000 மடங்கு) ஆப்டிகல் ஆதாயத்தை அடைகின்றன. நான்காவது, சமிக்ஞை வெளியீடு. பெருக்கப்பட்ட ஆப்டிகல் சிக்னல் அலை வழிகாட்டி மூலம் வெளியீட்டு துறைமுகத்திற்கு அனுப்பப்பட்டு, முழு பெருக்க செயல்முறையையும் நிறைவு செய்கிறது. இதற்கிடையில், தூண்டப்பட்ட உமிழ்வில் பங்கேற்காத எலக்ட்ரான்கள் கதிர்வீச்சு அல்லாத மறுசீரமைப்பு மூலம் ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன, வெப்பத்தை சிதறடிப்பதற்கும் நிலையான சாதன செயல்பாட்டை உறுதி செய்வதற்கும் ஒரு வெப்ப மேலாண்மை அமைப்பு தேவைப்படுகிறது.
SOA களுக்கு துருவமுனைப்பு சார்பு, அதிக இரைச்சல் (பெருக்கப்பட்ட தன்னிச்சையான உமிழ்வு, ASE சத்தம்) மற்றும் வெப்பநிலை உணர்திறன் உள்ளிட்ட சில வரம்புகள் உள்ளன என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. சமீப ஆண்டுகளில், வடிகட்டப்பட்ட குவாண்டம் கிணறுகள் மற்றும் கலப்பின குவாண்டம் கிணறுகள் போன்ற கட்டமைப்பு வடிவமைப்புகள் மூலம், அவற்றின் ஆதாய சமதளம் மற்றும் நிலைத்தன்மை கணிசமாக மேம்படுத்தப்பட்டு, அவற்றின் பயன்பாட்டு நோக்கத்தை விரிவுபடுத்துகிறது. எதிரொலிக்கும் குழியின் வடிவமைப்பின் அடிப்படையில், SOA கள் முக்கியமாக பயண-அலை ஆப்டிகல் பெருக்கிகள் (TWLAகள்), ஃபேப்ரி-பெரோட் குறைக்கடத்தி லேசர் பெருக்கிகள் (FPAs) மற்றும் ஊசி பூட்டப்பட்ட பெருக்கிகள் (IL-SOAs) என வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. இவற்றில், பயண-அலை வகை, அதன் இறுதி முகங்களில் எதிர்ப்பு பிரதிபலிப்பு (AR) படங்களுடன் பூசப்பட்டுள்ளது, பரந்த அலைவரிசை, அதிக வெளியீடு மற்றும் குறைந்த இரைச்சல் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது, இது தற்போது மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் வகையாகும்.II. அனைத்து துறைகளிலும் SOA பயன்பாட்டின் காட்சிகள் அவற்றின் சிறிய அளவு, பரந்த அலைவரிசை, அதிக ஆதாயம் மற்றும் வேகமான மறுமொழி வேகம் (நானோ விநாடி நிலை) ஆகியவற்றின் நன்மைகளுடன், ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன், லிடார், ஃபைபர் ஆப்டிக் சென்சிங் மற்றும் பயோமெடிசின் போன்ற பல துறைகளில் SOA கள் பயன்படுத்தப்பட்டு, ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் சாதனமாக மாறி வருகிறது. அவற்றின் பயன்பாட்டுக் காட்சிகளை நான்கு முக்கிய வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்:
ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன் துறையில், SOA கள் முக்கிய ஆதாய அலகுகளாக செயல்படுகின்றன, முக்கியமாக ஆப்டிகல் சிக்னல் பரிமாற்றத்தின் போது ஏற்படும் இழப்புகளை ஈடுசெய்யப் பயன்படுகிறது. தொலைதூர ஃபைபர் ஆப்டிக் தகவல்தொடர்புகளில், அவை சமிக்ஞை பரிமாற்ற தூரத்தை நீட்டிக்க ரிப்பீட்டர் பெருக்கிகளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். டேட்டா சென்டர் இன்டர்கனெக்ட் (DCI) அமைப்புகளில், அவை 400G/800G ஆப்டிகல் மாட்யூல்களில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு, இணைப்பு ஆப்டிகல் பவர் மார்ஜினை அதிகரிக்க, பரிமாற்ற தூரத்தை 40 கிமீ முதல் 80 கிமீ வரை நீட்டிக்கும். 10G/40G/100G டிரான்ஸ்மிஷன் சிஸ்டம்கள் மற்றும் கரடுமுரடான அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (CWDM) அமைப்புகளில், O-band (1260-1360 nm) ஆப்டிகல் சிக்னல்களைப் பெருக்குவதில் உள்ள சிக்கலைத் தீர்க்கின்றன, ஒற்றை-போர்ட் செலவைக் குறைக்கின்றன, மேலும் ACC, APC மற்றும் AGC இன் பல்வேறு தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய பல இயக்க முறைகளை ஆதரிக்கின்றன.
லிடார் துறையில், SOA கள் ஆற்றல் பெருக்கிகளாக செயல்படுகின்றன, இது நீண்ட தூர கண்டறிதலின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய லேசர் மூலங்களின் வெளியீட்டு சக்தியை கணிசமாக மேம்படுத்தும். ஆட்டோமோட்டிவ் லிடாரில், 1550 nm SOAகள் குறுகிய-கோடு அகல ஒளிக்கதிர்களின் உமிழப்படும் ஒளியியல் சக்தியை மேம்படுத்தலாம், L4-நிலை தன்னாட்சி ஓட்டுதலுக்கான நீண்ட தூர கண்டறிதலை ஆதரிக்கிறது. UAV மேப்பிங் மற்றும் பாதுகாப்பு கண்காணிப்பு போன்ற காட்சிகளில், அவை உயர்-அழிவு-விகித பருப்புகளை உருவாக்கலாம், கண்டறிதல் துல்லியம் மற்றும் வரம்பை மேம்படுத்துகின்றன.
ஃபைபர் ஆப்டிக் உணர்திறன் துறையில், SOA கள் பலவீனமான உணர்திறன் ஆப்டிகல் சிக்னல்களைப் பெருக்கலாம், கணினி சமிக்ஞை-இரைச்சல் விகிதத்தை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் கண்டறிதல் தூரத்தை நீட்டிக்கலாம். பிரிட்ஜ் ஸ்ட்ரெய்ன் கண்காணிப்பு மற்றும் எண்ணெய் மற்றும் எரிவாயு குழாய் கசிவு கண்டறிதல் போன்ற விநியோகிக்கப்பட்ட உணர்திறன் அமைப்புகளில், அவை துல்லியமான கண்காணிப்பை செயல்படுத்தும் வகையில் குறுகிய பருப்புகளை உருவாக்க ஒலி-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்களை மாற்றுகின்றன. சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பில், அவை ஆப்டிகல் சென்சிங் சிக்னல்களின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் கண்காணிப்பு உணர்திறனை மேம்படுத்தலாம்.
மேலும், SOAக்கள் பயோமெடிசின் மற்றும் ஆப்டிகல் கம்ப்யூட்டிங்கில் பெரும் ஆற்றலைக் காட்டுகின்றன. கண் மற்றும் இதய OCT இமேஜிங் கருவிகளில், குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களுடன் SOA களை ஒருங்கிணைப்பது கண்டறிதல் உணர்திறன் மற்றும் தெளிவுத்திறனை மேம்படுத்தலாம். ஆப்டிகல் கம்ப்யூட்டிங்கில், அவற்றின் வேகமான நேரியல் அல்லாத விளைவுகள் அனைத்து ஆப்டிகல் லாஜிக் கேட்கள் மற்றும் அதிவேக ஆப்டிகல் சுவிட்சுகள் போன்ற முக்கிய அலகுகளுக்கு இயற்பியல் அடிப்படையை வழங்குகின்றன, இது அனைத்து ஆப்டிகல் கம்ப்யூட்டிங் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியை உந்துகிறது.
பதிப்புரிமை @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - China Fiber Optic Modules, Fiber Coupled Lasers Manufacturers, Laser Components சப்ளையர்கள் அனைத்து உரிமைகளும் பாதுகாக்கப்பட்டவை.
