Напівпровідникові лазерні підсилювачі

Напівпровідникові лазерні підсилювачі (НПЛП) мають те саме активне середовище, що й напівпровідникові лазери, але дзеркальний резонатор відсутній (рис. 6.1.3). Отже, такі пристрої працюють у режимі квантового підсилювача (відсутня гілка оберненого зв’язку). Для зменшення френелевого відбивання з обох сторін активного шару наноситься спеціальне покриття товщиною з відповідно узгодженим показником заломлення.

Напівпровідниковим підсилювачам властиві такі два суттєвих недоліки:

- Активний шар має поперечний розмір (в одному напрямку) у межах одного мікрометра, в той час як найменший діаметр серцевини вхідного волокна має величину близько 8-10 мкм (одномодове волокно). Внаслідок цього велика частина світлового потоку не попадає в зону активного шару, що суттєво знижує К.К.Д. підсилювача. Підвищити К.К.Д. можна, застосувавши на вході підсилювача фокусуючу лінзу. Але це призводить до ускладнення конструкції підсилювача.

- Другий недолік має більш тонку природу. Коефіцієнт підсилення підсилювача залежить від напрямку поляризації вхідного сигналу та може відрізнятися на 4-8 дБ для двох ортогональних поляризацій. Це є дуже негативною характеристикою підсилювача, оскільки поляризація оптичного сигналу, що розповсюджується у волокні, не контролюється (для одномодового волокна він практично випадковий, якщо на вході маємо лінійно-поляризоване випромінювання). Вихід із цієї ситуації може бути такий. За допомогою розгалужувача сигнал поділяється на два канали. Сигнали в кожному каналі поступають на вхід окремого підсилювача, в якому розташування (товщина та ширина) активного шару взаємоперпендикулярне. Але таке технічне рішення знову ж призводить до ускладнення конструкції та збільшення вартості пристрою.

Проте існують ситуації, коли застосування НПЛП дуже корисне: на основі таких пристроїв створюються пристрої із заздалегідь відомими та керованими характеристиками оптичних сигналів, наприклад пристрої, що використовують на початку оптичної траси. На рисунку 6.1.4 наведена реалізація широкосмугового мультиплексора розгалужувача.

Декілька вузькосмугових напівпровідникових лазерів на різних довжинах хвиль генерують світлові сигнали, які мультиплексуються та розмножуються за допомогою оптичного розгалужувача. НПЛП встановлюються до кожного каналу на виході такого пристрою з метою компенсувати втрати, що виникають при розгалуженні сигналу.