SOA光スイッチの原理（半導体光増幅器型光スイッチ）

アン1060nm、1310nm、1550nm、1560nmで。は、半導体光増幅器（SOA）の利得飽和特性を利用して光信号のスイッチング・ルーティングを実現する中核光デバイスです。 「光増幅」と「光スイッチング」の 2 つの機能を組み合わせたもので、光電子通信 (光モジュール、光クロスコネクト (OXC)、データセンター光インターコネクトなど) で広く使用されており、特に高速、高密度の光ネットワーク シナリオに適しています。

コアの物理的基礎: SOA ゲイン飽和効果

SOA 光スイッチを理解するには、まず SOA の核となる動作原理、つまり誘導放出増幅と利得飽和特性を理解する必要があります。

SOA の基本構造: 本質的には、半導体導波路です (通常、1310nm/1550nm の通信ウィンドウに適した InP/InGaAsP 材料システムを使用)。導波路の両端は反射防止膜 (反射を低減) であり、内部は活性領域でドープされています (利得媒体を提供します)。電荷キャリアは、電気注入によって高エネルギーレベルに励起されます。

誘導放出増幅: 入力光信号 (信号光) が SOA の活性領域に入ると、高エネルギーキャリアが信号光フォトンによって「励起」されてより低いエネルギーレベルに遷移し、信号光と同じ波長、位相、偏光を持つフォトンを放出し、光信号を増幅します (ゲイン G は通常 10 ～ 30dB)。

利得飽和の主な特徴: SOA の利得は無限ではありません。注入電流が固定されている場合、SOA の最大利得は「キャリア濃度」によって決まります。入力光パワーが十分に大きい（「飽和パワー Psat」を超える）場合、活性領域内の高エネルギー キャリアが急速に消費され、SOA 利得が急激に低下し、最終的には「利得飽和状態」に入ります（この時点で利得は安定する傾向があり、入力光パワーの増加に応じて増加できなくなります）。

SOA 光スイッチングのコア ロジック: 「制御光」を使用して SOA の利得状態を調整し、「信号光」を間接的にオン/オフに切り替えます。

ボックスオプトロニクス高利得を提供できるSOAアンプ1060nm、1310nm、1550nm、1560nmで。