SOA (semiconductor optical amplifier )

Ein Semiconductor Optical Amplifier (SOA) ist ein auf Halbleiterbasis arbeitender optischer Verstärker. Die aktive Komponente, die aus den Halbleitermaterialien Indium, Gallium und Arsenid besteht, kann bei entsprechender Dotierung in den übertragungstechnisch relevanten Wellenlängenbereichen von 1.300 nm und 1.550 nm eingesetzt werden.

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Der rein optisch arbeitende SOA wird von einem injizierten Strom elektrisch gepumpt und nutzt dabei die nichtlineare Effekte bei der Kreuzverstäkungs-Modulation (XGM), neuere Verfahren arbeiten mit interferometrischen Anordnungen. Vom Aufbau her besteht ein SOA aus einer zentralen, etwa 600 µm langen aktiven Zone sowie zwei etwa 100 µm langen passiven Zonen an der Eingangs- und Ausgangsseite. Die aktive Zone liegt auf einer heterogenen Struktur und besteht aus einem 0,2 µm dicken dehnbaren aktiven Layer, der zwischen zwei 0,1 µm dicken Layern eingebettet ist. Dieser aktive Layer verjüngt sich und ermöglicht dadurch die optische Kopplung zum darunter liegenden passiven Wellenleiter.

SOAs erreichen Verstärkungsfaktoren von bis zu 30 dB bei Bandbreiten von 2 GHz bis 10 GHz und Ausgangsleistungen von 12 dBm. Die optische Bandbreite beträgt 40 nm.

Die optischen Halbleiterverstärker eignen sich für die Integration in Komponenten für das optische Zeitmultiplex (OTDM), wie Optical Add/Drop Multiplexer (OADM), Optical Crossconnect (OXC), Wellenlängen-Konverter oder optische Schalter. Die in SOAs eingesetzte Technologie ist die Schlüsseltechnologie für weitere optische Komponenten, so für den Wellenlängen-Konverter, den Regenerator, für optische Filter, Vor-, Inline- und Leistungsverstärker.