SOA

Un amplificador óptico semiconductor es un diodo láser que opera en un régimen de alta ganancia sin retroalimentación óptica. La luz entra en una guía de ondas grabada en un chip de fosfuro de indio o arseniuro de galio, donde estimula la emisión en una región activa con inversión de población, típicamente de 250 a 500 micrómetros de largo y de 1 a 3 micrómetros de ancho. El medio de ganancia amplifica directamente los fotones de la señal, emitiendo luz amplificada con la misma longitud de onda y polarización que la entrada.

Los SOA son rápidos y compactos en comparación con los amplificadores de fibra. La ganancia típica es de 20 a 30 dB, con una potencia de saturación de salida de alrededor de 10 a 20 dBm. La figura de ruido oscila entre 5 y 7 dB, dependiendo del diseño y la corriente de operación. El tiempo de recuperación de la saturación de ganancia es del orden de nanosegundos, lo que los hace adecuados para señales en ráfaga y aplicaciones de conmutación selectiva por longitud de onda. Consumen una potencia en el rango de 100 a 500 mW y se integran fácilmente en circuitos fotónicos.

El principal inconveniente es la sensibilidad a la polarización. A diferencia de los amplificadores de fibra dopada con erbio, los SOA amplifican la luz de manera diferente según si su campo eléctrico oscila paralelo o perpendicular al eje de la guía de ondas semiconductora. Esta ganancia dependiente de la polarización, típicamente de 3 a 8 dB, crea una pérdida para un estado de polarización. A veces se utilizan despolarizadores o diseños de doble etapa para mitigar esto.

Aplicaciones y contexto comercial

Los SOA aparecen en las redes ópticas metropolitanas como amplificadores en línea, regeneradores para canales multiplexados por división de longitud de onda y puertas para arquitecturas de conmutación óptica. Se prefieren cuando el tamaño, el consumo de energía y la densidad de integración importan más que la figura de ruido absoluta o la complejidad del láser de bombeo. Los fabricantes de equipos de telecomunicaciones los utilizan para amplificar señales débiles antes de los fotodetectores y para potenciar canales en multiplexores ópticos reconfigurables de adición y extracción.

El ruido de emisión espontánea generado dentro del amplificador es la principal fuente de ruido. El acrónimo SOA se adoptó en la década de 1990 para distinguir estos amplificadores basados en chip del estándar EDFA establecido; el término ahora está incrustado en hojas de datos, especificaciones de prueba y guías de diseño de redes en toda la industria.