Y8T104 区分LD、SOA、RSOA、Gain、SA

更新时间:2022-04-17 06:04:17 阅读量:3173

在光模块中的用到各种激光器、调制器、探测器芯片,在不同的场景里,同样的结构标注的名词会不一样。今天略做一个区分

2022年,我们新增了多波长激光器的解析,比如下图混乱的情形

在多波长激光器的锁模机制里,同一个结构,有标注SOA+SA+SOA的,也有标注Gain+SA+Gain的


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什么情况下叫Gain?什么情况下叫SOA?SOA与SA的结构也相同,什么时候叫SA?什么时候叫SOA?

窄线宽激光器,既有Gain也有SOA,如何区分


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Y8T65 旭创OFC2022的硅光EC-DML激光器

在旭创的激光器标注里,为什么又叫RSOA?


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先看术语


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以上的LD、SOA、Gain、RSOA,都是在P型半导体和N型半导体的基本结构。


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所以LD的D是二极管diode,一个P“极”,一个N“极”,就俩极。 这俩级的作用是单向导电,PN正向可导通,反向不通。

SOA和RSOA的S,半导体semiconductor, 是用P型半导体和N型半导体实现的正通反不通的二极管现象。 

换句话说,用俩“导体”做极,那这俩级正向是通的,反向也是通的。如果用俩“绝缘体”做极,正向不通,反向也不通。

只有用介于导体和绝缘体之间的俩“半导体”做极,才有正通反不通的二极管现象

所以,LD的D,SOA和RSOA的S,说的是一回事儿,都是指半导体二极管的意思。无非是强调二极管,还是强调半导体。

SOA强调半导体,源于光学放大器,比如EDFA,有光学放大的效果,是通过EDF(也就是掺铒光纤Erbium Doped Fiber)实现的光学放大。而SOA是通过半导体材料实现的光学放大。

接着来,LD、SOA、Gain、RSOA,都是在P型半导体和N型半导体之间插入了一层增益材料。

增益,Gain,无论是中文还是英文,说的都是更多的意思,其实也就是放大。

所以,SOA和RSOA的A本身表达的和Gain的意思一样。

只是,SOA,是一个“整体的”概念,基于P型N型半导体的正向导通输入电能量,利用有放大效果的半导体光学材料(也就是增益材料)实现的“电能→光能”的转换,将新获得的光能量叠加在原有的光学能量上,共同实现了光学放大的效果。


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SOA和Gain的使用,有时候是互通的,既可以叫SOA也可以叫Gain,有时候又强调SOA是整体概念,Gain是局部概念。

接下来看一下SOA和LD的比较,

SOA的O,和LD的L,都是指“光”,一个用的是optical的光,一个用的是Light的光。在咱们光模块里说的都是光通信的光。

SOA的A,和LD的A,都是放大的意思。


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LD的光放大和SOA的光放大,相同的是能量来源,都是利用电流的能量转成成光能量,区别是光能量放大原理不同。

SOA的光学放大,利用的是“增益材料”的放大能力,只要在这个特定材料的光学谱内,比如InGaAsP,是属于“无差别”放大,来的是啥信号,SOA就放大啥信号。


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LD的放大,则是同时利用了“增益材料”,以及“反射腔”,增益材料是个宽谱的无差别的放大,“反射腔”则是干涉放大,也就是反射回来的光如果和原来的光是同频同相,则会产生相互干涉的效果,达到光能的“再次分布”,特定的波长被二次放大,不满足相互干涉条件的光,则无法被放大。

LD的谐振腔,FP谐振腔,DFB叫分布式微型反馈谐振腔,VCSEL的垂直腔,都是设计好的用于二次放大的光学腔体。


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LD的光放大和SOA的区别,

LD=【SOA或叫做Gain】+【谐振腔】,所以有谐振腔的叫LD,没有谐振腔的叫SOA,或者叫Gain

DFB是用光栅做的微型分布式谐振腔,所以看到有刻蚀光栅,就知道这是LD


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没有刻蚀光栅的,可能会被叫做如下称呼。


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这几个的称呼,区别在于前后镀膜,就是蓝色块。 如果两侧镀的反射膜(全反射或部分反射),就是FP激光器,因为有了“谐振腔”

剩下的,根据场景可以叫做SOA、Gain、RSOA,这个图刚才看过了吧,是一个窄线宽波长可调谐的外腔激光器,因为谐振腔没有和增益集成在一个芯片上,所以叫外腔,实现的是不同的光学目标而已。


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上图里的SOA和Gain,他们的重点在于做什么,SOA强调的是激光器完成后,提高输出功率,它不关注激光器现在的谐振波长是多少,只管放大。

Gain,强调的是作为激光器两个重要部件“增益”与“谐振”的“增益”材料这个部分,在配合硅材料制作的外部光学谐振腔,实现特定波长的放大。

就相当于我是一样的我,你叫老太太,还是叫匡老师,取决于你的心情。

SOA和RSOA的区别,在对光学信号放大的时候,入射光与出射光,既可以是穿透式,也可以是反射式。我们可以都叫SOA,也可以针对反射式的特殊型SOA,叫RSOA

ROSA是SOA的一个“子集”


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接着来,同样的这个结构,还可以扩展名词,


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既然是二极管,正向偏压和反向偏压体现的性能是不一样的。正向偏压时,强调的是导通后的电流动能转换成光能,分别称呼为激光器、放大器、增益芯片等等等。

反向偏压时,除了漏电流外(这个漏电流在探测器里叫暗电流),处于宏观的截止状态,可以实现光的吸收,把光的能量吸收后转换为电的能量,叫做PD,光电二极管。

反向偏压的的半导体二极管,能做光的吸收,当然可以利用这种吸收来进行模式固定,叫SA,可饱和吸收体。也可以用于调制,把光吸收的多一些,和吸收的少一些,输出的光信号有了区别,这叫电吸收调制器EAM。如果在光学通路中要控制光功率的大小,可以通过吸收一部分产生光能量衰减,这叫VOA,可调光衰减器。


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其实在微观上他们的基本原理是一样的,只是宏观上由于应用场景的需求不同,针对特殊需求的差异化设计,就成了LD、SOA、Gain、PD、EAM...

个体来说,匡国华就是匡国华,宏观场景不同,当需要倒垃圾时,我就是保洁阿姨,当需要分析光模块时,我就是匡老师,当需要维护核酸检测的队伍秩序时,我就是志愿者大妈





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