SOA

Un amplificateur optique à semi-conducteur est une diode laser fonctionnant dans un régime à gain élevé sans rétroaction optique. La lumière pénètre dans un guide d'ondes gravé dans une puce en phosphure d'indium ou en arséniure de gallium, où elle stimule l'émission dans une région active à inversion de population, typiquement de 250 à 500 micromètres de long et de 1 à 3 micromètres de large. Le milieu de gain amplifie directement les photons du signal, produisant une lumière amplifiée à la même longueur d'onde et polarisation que l'entrée.

Les SOA sont rapides et compacts par rapport aux amplificateurs à fibre. Le gain typique est de 20 à 30 dB, avec une puissance de saturation de sortie d'environ 10 à 20 dBm. Le facteur de bruit varie de 5 à 7 dB selon la conception et le courant de fonctionnement. Le temps de récupération après saturation du gain est de l'ordre de la nanoseconde, ce qui les rend adaptés aux signaux en rafale et aux applications de commutation sélective en longueur d'onde. Ils consomment une puissance de l'ordre de 100 à 500 mW et s'intègrent facilement dans les circuits photoniques.

Le principal inconvénient est la sensibilité à la polarisation. Contrairement aux amplificateurs à fibre dopée à l'erbium, les SOA amplifient la lumière différemment selon que son champ électrique oscille parallèlement ou perpendiculairement à l'axe du guide d'ondes semi-conducteur. Ce gain dépendant de la polarisation, typiquement de 3 à 8 dB, crée une perte pour un état de polarisation. Des dépolariseurs ou des conceptions à double étage sont parfois utilisés pour atténuer cela.

Applications et contexte commercial

Les SOA apparaissent dans les réseaux optiques métropolitains comme amplificateurs en ligne, régénérateurs pour les canaux multiplexés en longueur d'onde et portes pour les matrices de commutation optique. Ils sont préférés lorsque l'encombrement, la consommation d'énergie et la densité d'intégration sont plus importants que le facteur de bruit absolu ou la complexité du laser de pompe. Les fabricants d'équipements de télécommunications les utilisent pour amplifier les signaux faibles avant les photodétecteurs et pour amplifier les canaux dans les multiplexeurs optiques reconfigurables d'insertion/extraction.

Le bruit d'émission spontanée généré au sein de l'amplificateur est la principale source de bruit. L'acronyme SOA a été adopté dans les années 1990 pour distinguer ces amplificateurs basés sur des puces de la norme EDFA établie; le terme est maintenant intégré dans les fiches techniques, les spécifications de test et les directives de conception de réseau dans toute l'industrie.