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Princípio do interruptor óptico SOA (interruptor óptico do tipo amplificador óptico semicondutor)

2025-12-10

UmSOA (interruptor de amplificador óptico semicondutor)é um dispositivo óptico central que realiza comutação/roteamento de sinal óptico com base nas características de saturação de ganho de um amplificador óptico semicondutor (SOA). Ele combina as funções duplas de "amplificação óptica" e "comutação óptica" e é amplamente utilizado em comunicações optoeletrônicas (como módulos ópticos, conexões cruzadas ópticas (OXC) e interconexões ópticas de data center), especialmente adequado para cenários de rede óptica de alta velocidade e alta densidade.


Base Física Central: Efeito de Saturação de Ganho SOA


Para entender os switches ópticos SOA, é necessário primeiro entender o princípio de funcionamento central da amplificação de emissão estimulada SOA e características de saturação de ganho:


Estrutura básica SOA: Essencialmente, é um guia de ondas semicondutor (comumente usando sistemas de materiais InP/InGaAsP, adequados para janelas de comunicação de 1310nm/1550nm). As duas extremidades do guia de ondas são filmes anti-reflexo (reduzindo a reflexão), e o interior é dopado com regiões ativas (fornecendo o meio de ganho). Os portadores de carga são excitados a um alto nível de energia por meio de injeção elétrica.


Amplificação de emissão estimulada: Quando o sinal óptico de entrada (luz de sinal) entra na região ativa do SOA, os portadores de alta energia são "excitados" pelos fótons da luz de sinal para fazer a transição para níveis de energia mais baixos, liberando fótons com o mesmo comprimento de onda, fase e polarização que a luz do sinal, amplificando assim o sinal óptico (o ganho G é normalmente de 10 ~ 30dB).


Característica chave da saturação de ganho: O ganho de um SOA não é infinito – quando a corrente injetada é fixa, o ganho máximo do SOA é determinado pela “concentração de portadora”; se a potência óptica de entrada for grande o suficiente (excedendo o "poder de saturação Psat"), ela consumirá rapidamente os portadores de alta energia na região ativa, fazendo com que o ganho SOA caia drasticamente, eventualmente entrando em um "estado de saturação de ganho" (ponto em que o ganho tende a se estabilizar e não pode mais aumentar com o aumento da potência óptica de entrada).


Lógica central da comutação óptica SOA: Usando a "luz de controle" para regular o estado de ganho do SOA, a "luz de sinalização" é ligada/desligada indiretamente.


Boxoptrônicapode fornecer alto ganhoAmplificadores SOAem 1060 nm, 1310 nm, 1550 nm e 1560 nm.

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