સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર એમ્પ્લીફિકેશન કેવી રીતે પ્રાપ્ત કરે છે?

કેવી રીતેસેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરએમ્પ્લીફિકેશન પ્રાપ્ત કરો છો?

મોટી ક્ષમતાવાળા ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કોમ્યુનિકેશનના યુગના આગમન પછી, ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશન ટેકનોલોજીનો ઝડપથી વિકાસ થયો છે.ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ અથવા ઉત્તેજિત સ્કેટરિંગના આધારે ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને વિસ્તૃત કરો. કાર્યકારી સિદ્ધાંત અનુસાર, ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સને સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરમાં વિભાજિત કરી શકાય છે (એસઓએ) અનેઓપ્ટિકલ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયરતેમની વચ્ચે,સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરવાઇડ ગેઇન બેન્ડ, સારા એકીકરણ અને વિશાળ તરંગલંબાઇ શ્રેણીના ફાયદાઓને કારણે ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. તેઓ સક્રિય અને નિષ્ક્રિય પ્રદેશોથી બનેલા છે, અને સક્રિય ક્ષેત્ર એ ગેઇન ક્ષેત્ર છે. જ્યારે પ્રકાશ સંકેત સક્રિય પ્રદેશમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોનને ઊર્જા ગુમાવવાનું કારણ બને છે અને ફોટોનના સ્વરૂપમાં ભૂમિ સ્થિતિમાં પાછા ફરે છે, જે પ્રકાશ સંકેત જેટલી જ તરંગલંબાઇ ધરાવે છે, આમ પ્રકાશ સંકેતને વિસ્તૃત કરે છે. સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર ડ્રાઇવિંગ કરંટ દ્વારા સેમિકન્ડક્ટર કેરિયરને રિવર્સ કણમાં રૂપાંતરિત કરે છે, ઇન્જેક્ટેડ બીજ પ્રકાશ કંપનવિસ્તારને વિસ્તૃત કરે છે, અને ઇન્જેક્ટેડ બીજ પ્રકાશની મૂળભૂત ભૌતિક લાક્ષણિકતાઓ જેમ કે ધ્રુવીકરણ, રેખા પહોળાઈ અને આવર્તન જાળવી રાખે છે. કાર્યકારી પ્રવાહમાં વધારા સાથે, આઉટપુટ ઓપ્ટિકલ પાવર પણ ચોક્કસ કાર્યાત્મક સંબંધમાં વધે છે.

પરંતુ આ વૃદ્ધિ મર્યાદા વિના નથી, કારણ કે સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સમાં ગેઇન સેચ્યુરેશન ઘટના હોય છે. આ ઘટના દર્શાવે છે કે જ્યારે ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ પાવર સ્થિર હોય છે, ત્યારે ઇન્જેક્ટેડ કેરિયર કોન્સન્ટ્રેશનમાં વધારા સાથે ગેઇન વધે છે, પરંતુ જ્યારે ઇન્જેક્ટેડ કેરિયર કોન્સન્ટ્રેશન ખૂબ મોટું હોય છે, ત્યારે ગેઇન સંતૃપ્ત થશે અથવા ઘટશે પણ. જ્યારે ઇન્જેક્ટેડ કેરિયરની કોન્સન્ટ્રેશન સ્થિર હોય છે, ત્યારે ઇનપુટ પાવરમાં વધારા સાથે આઉટપુટ પાવર વધે છે, પરંતુ જ્યારે ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ પાવર ખૂબ મોટો હોય છે, ત્યારે ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગને કારણે વાહક વપરાશ દર ખૂબ મોટો હોય છે, જેના પરિણામે ગેઇન સેચ્યુરેશન અથવા ઘટાડો થાય છે. ગેઇન સેચ્યુરેશન ઘટનાનું કારણ સક્રિય ક્ષેત્ર સામગ્રીમાં ઇલેક્ટ્રોન અને ફોટોન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે. ગેઇન માધ્યમમાં ઉત્પન્ન થતા ફોટોન હોય કે બાહ્ય ફોટોન, ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ કેરિયર્સનો વપરાશ જે દરે કરે છે તે દરે કેરિયર્સ સમયસર અનુરૂપ ઉર્જા સ્તર પર ફરી ભરાય છે તે દરે સંબંધિત છે. ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ ઉપરાંત, અન્ય પરિબળો દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલ વાહક દર પણ બદલાય છે, જે ગેઇન સેચ્યુરેશનને પ્રતિકૂળ અસર કરે છે.

સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ કાર્ય રેખીય એમ્પ્લીફિકેશન હોવાથી, મુખ્યત્વે એમ્પ્લીફિકેશન પ્રાપ્ત કરવા માટે, તેનો ઉપયોગ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં પાવર એમ્પ્લીફાયર, લાઇન એમ્પ્લીફાયર અને પ્રીએમ્પ્લીફાયર તરીકે થઈ શકે છે. ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ડ પર, સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ સિસ્ટમના ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ડ પર આઉટપુટ પાવર વધારવા માટે પાવર એમ્પ્લીફાયર તરીકે થાય છે, જે સિસ્ટમ ટ્રંકના રિલે અંતરને મોટા પ્રમાણમાં વધારી શકે છે. ટ્રાન્સમિશન લાઇનમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ રેખીય રિલે એમ્પ્લીફાયર તરીકે થઈ શકે છે, જેથી ટ્રાન્સમિશન રિજનરેટિવ રિલે અંતર ફરીથી કૂદકે ને ભૂસકે વધારી શકાય. રીસીવિંગ એન્ડ પર, સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ પ્રીએમ્પ્લીફાયર તરીકે થઈ શકે છે, જે રીસીવરની સંવેદનશીલતાને મોટા પ્રમાણમાં સુધારી શકે છે. સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરની ગેઇન સેચ્યુરેશન લાક્ષણિકતાઓ પ્રતિ બીટ ગેઇનને પાછલા બીટ સિક્વન્સ સાથે સંબંધિત બનાવશે. નાની ચેનલો વચ્ચે પેટર્ન અસરને ક્રોસ-ગેઇન મોડ્યુલેશન અસર પણ કહી શકાય. આ તકનીક બહુવિધ ચેનલો વચ્ચે ક્રોસ-ગેઇન મોડ્યુલેશન અસરના આંકડાકીય સરેરાશનો ઉપયોગ કરે છે અને બીમ જાળવવા માટે પ્રક્રિયામાં મધ્યમ તીવ્રતા સતત તરંગ રજૂ કરે છે, આમ એમ્પ્લીફાયરના કુલ ગેઇનને સંકુચિત કરે છે. પછી ચેનલો વચ્ચે ક્રોસ-ગેઇન મોડ્યુલેશન અસર ઓછી થાય છે.

સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સમાં સરળ માળખું, સરળ એકીકરણ હોય છે, અને તે વિવિધ તરંગલંબાઇના ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને વિસ્તૃત કરી શકે છે, અને વિવિધ પ્રકારના લેસરોના એકીકરણમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. હાલમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર પર આધારિત લેસર એકીકરણ ટેકનોલોજી પરિપક્વ થવાનું ચાલુ રાખે છે, પરંતુ હજુ પણ નીચેના ત્રણ પાસાઓમાં પ્રયાસો કરવાની જરૂર છે. એક ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સાથે કપલિંગ નુકશાન ઘટાડવાનો છે. સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરની મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે ફાઇબર સાથે કપલિંગ નુકશાન મોટું છે. કપલિંગ કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે, પ્રતિબિંબ નુકશાન ઘટાડવા, બીમની સમપ્રમાણતા સુધારવા અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા જોડાણ પ્રાપ્ત કરવા માટે કપલિંગ સિસ્ટમમાં લેન્સ ઉમેરી શકાય છે. બીજું સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સની ધ્રુવીકરણ સંવેદનશીલતા ઘટાડવાનું છે. ધ્રુવીકરણ લાક્ષણિકતા મુખ્યત્વે ઘટના પ્રકાશની ધ્રુવીકરણ સંવેદનશીલતાનો સંદર્ભ આપે છે. જો સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર ખાસ પ્રક્રિયા કરવામાં ન આવે, તો ગેઇનની અસરકારક બેન્ડવિડ્થ ઓછી થશે. ક્વોન્ટમ વેલ સ્ટ્રક્ચર સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સની સ્થિરતાને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે. સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સની ધ્રુવીકરણ સંવેદનશીલતા ઘટાડવા માટે સરળ અને શ્રેષ્ઠ ક્વોન્ટમ વેલ સ્ટ્રક્ચરનો અભ્યાસ કરવો શક્ય છે. ત્રીજું સંકલિત પ્રક્રિયાનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન છે. હાલમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર અને લેસરનું એકીકરણ ટેકનિકલ પ્રક્રિયામાં ખૂબ જટિલ અને બોજારૂપ છે, જેના પરિણામે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન અને ડિવાઇસ ઇન્સર્શન લોસમાં મોટો નુકસાન થાય છે, અને ખર્ચ ખૂબ વધારે છે. તેથી, આપણે ઇન્ટિગ્રેટેડ ડિવાઇસની રચનાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાનો અને ડિવાઇસની ચોકસાઇ સુધારવાનો પ્રયાસ કરવો જોઈએ.

ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન ટેકનોલોજીમાં, ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશન ટેકનોલોજી સહાયક ટેકનોલોજીઓમાંની એક છે, અને સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર ટેકનોલોજી ઝડપથી વિકાસ પામી રહી છે. હાલમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનું પ્રદર્શન ખૂબ જ સુધારેલ છે, ખાસ કરીને નવી પેઢીની ઓપ્ટિકલ ટેકનોલોજી જેમ કે વેવલેન્થ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સીંગ અથવા ઓપ્ટિકલ સ્વિચિંગ મોડ્સના વિકાસમાં. માહિતી ઉદ્યોગના વિકાસ સાથે, વિવિધ બેન્ડ અને વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશન ટેકનોલોજી રજૂ કરવામાં આવશે, અને નવી ટેકનોલોજીના વિકાસ અને સંશોધનથી સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર ટેકનોલોજી અનિવાર્યપણે વિકાસ અને સમૃદ્ધિ મેળવશે.