Типы полупроводниковых ОУ

Существуют два типа ППОУ: подпороговые и надпороговые усилители. Подпороговые усилители - это лазеры, работающие в режиме ниже порога генерации излучения. Надпороговые усилители (или усилители с фиксированным усилением) - напротив - лазеры, работающие в режиме выше порога генерации излучения.

Первый тип ОУ может также отличаться отсутствием или наличием обратной связи (ОС), обеспечивающей многократную процедуру усиления. Если усиление осуществляется за один проход (ОС отсутствует), то ОУ называется усилителем бегущей волны - УБВ (TWA). На входном и выходном торцах такого усилителя (полупроводникового блока длиной L) формируются грани с антиотражающим покрытием (см. рис. 10-4,6), чтобы минимизировать отраженный луч, приводящий к колебательности АВХ. Это позволяет поддерживать ее неравномерность на уровне не выше 1 дБ.

В многопроходных усилителях, наоборот, применяется оптическая обратная связь ООС, в качестве которой используется оптический резонатор. Им может быть, например, плоский линейный резонатор Фабри-Перо - пара параллельных полупрозрачных зеркал, закрепляемых на входе и выходе усилителя, между которыми в процессе многократного отражения оптической волны и происходит усиление интенсивности оптического сигнала (за счет преобразования энергии накачки в энергию сигнала) до величины, достаточной для выхода оптического луча за пределы резонатора (см. рис. 10-4,а). Такой ОУ называется усилителем (с резонатором) Фабри-Перо -УФП(FРА).

Отличительной особенностью указанных типов ОУ является то, что УБВ имеет непрерывную АВХ с достаточно большим плоским участком (порядка 60-100 нм на уровне -ЗдБ), тогда как АВХ для УФП имеет вид, характерный для оптического гребенчатого фильтра с узкими пиками импульсного усиления и постоянным шагом пиков гребенки, обусловленным наличием у резонансной системы ряда продольных мод с равномерным пространственным распределением (см. рис. 10-4,а). Для широкополосных оптических систем плоская АВХ более предпочтительна, чем гребенчатая, которая к тому же чувствительна к изменению характеристик оптической системы в целом.

Рис. 104. Схемы и АВХ для первого типа SOA

Второй тип ОУ основан на использовании нормального (лазерного) режима функционирования, когда поддерживается постоянное усиление, необходимое для генерации основной излучаемой моды. В этих условиях могут быть без искажения усилены и нужные нам сигналы, если их частоты достаточно далеки от частоты указанной моды. Различают два типа лазеров, генерирующих одну продольную моду, которые могут играть роль такого ОУ:

• лазеры с распределенной обратной связью - ЛРОС (DFB lasers);

• лазеры с распределенным отражателем Брэгга - ЛРОБ (DBR lasers).

Усиление у таких лазеров в режиме ОУ осуществляется на частотах, отличных от резонансной, и оказывается возможным благодаря тому, что АВХ лазера имеет достаточно большое усиление на широком, непрерывном и гладком пьедестале, который обычно симметричен относительно резонансного пика генерируемой продольной моды (см. рис. 10-5). Такие усилители легко могут обеспечить усиление 10-15 дБ и отличаются пониженным значением переходной помехи при использовании в многоканальном режиме.