Trước khi đi nghiên cứu bộ khuếch đại quang bán dẫn RSOA, ta đi nghiên cứu về bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA.
Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của SOA tương tự như Laser bán dẫn. Nghĩa là cũng dựa vào hệ thống dải năng lượng của chất bán dẫn và các quá trình biến đổi quang điện: Hấp thụ, phát xạ tự phát và phát xạ kích
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II
thích. Trong đó, tín hiệu quang được khuếch đại dựa trên hiện tượng phát xạ kích thích xảy ra ở vùng tích cực nằm giữa hai lớp bán dẫn loại n và p của SOA. Nguồn bơm ngoài được cấp bởi dòng điện phân cực.
Các bộ khuếch đại quang bán dẫn được làm từ hợp chất bán dẫn như GaAs/AlGaAs, InP/InGaAs, InP/InGaAsP, các vật liệu này có thể khuếch đại quang trong vùng bước sóng từ 0,85µm đến 1,6µm. Bước sóng khuếch đại của SOA phụ thuộc vào độ rộng vùng cấm và có thể thay đổi tùy theo loại vật liệu bán dẫn. Các loại khuếch đại quang bán dẫn dùng trong thông tin quang là loại có phổ khuếch đại trong vùng bước sóng 1310nm và 1550nm.
Hình 2.12 Cấu trúc của SOA
Ở SOA, hai mặt của lớp tích cực đều được phủ lớp phản xa nhưng đối với RSOA, một mặt được phủ một lớp chống phản xạ (AR-Anti Reflection) có tác dụng giống như các cổng đầu vào và đầu ra , một mặt còn lại được phủ một lớp có độ phản xạ cao (HR-High Reflection). Ánh sáng từ nguồn sáng băng rộng tại CO được phun tới thiết bị RSOA sẽ được khuếch đại và phản xạ trở lại cùng một cổng. Hoạt động của R-SOA chủ yếu dựa vào sự khuếch đại tín hiệu trong bộ SOA và lớp phản xạ được dùng để phản xạ ánh sáng đã được khuếch đại và điều chế ngược trở lại. Hình 2.13 biểu diễn sơ đồ khối của RSOA.
Hình 2.13 Sơ đồ khối RSOA
Với nhu cầu ngày nay, yêu cầu về các dịch vụ truy nhập tốc độ cao ngày càng tăng đã thúc đẩy việc triển khai mạng WDM-PON. Việc sử dụng một nguồn sáng băng rộng kết hợp với bộ R-SOA trong mạng WDM-PON có thể làm giảm giá thành hệ thống, ngoài ra nó còn thay thế nguồn Laser có bước sóng cố định hoặc nguồn quang điều chỉnh được bước sóng tại ONU. Các bộ R-SOA thường được đặt tại các bộ ONU trong mạng WDM-PON. Đối với mạng WDM-PON sử dụng R-SOA, nguồn sáng băng rộng được tạo ra tại CO và được phun tới các bộ ONU. Nó có thể là nguồn quang liên tục hoặc cũng có thể là nguồn ASE. Tại mỗi ONU, nguồn quang băng rộng được khuếch đại và điều chế với dữ liệu đường lên tương ứng và được gửi lại theo hướng lên tới CO. Vì ánh sáng truyền hai lần do suy hao liên kết cao nên cần thiết phải có sự khuếch đại tại ONU. Đó là lí do tại sao các bộ R-SOA được đưa vào sử dụng.
R-SOA là một trong các giải pháp phù hợp với yêu cầu của mạng WDM-PON. Ưu điểm nổi trội nhất của R-SOA là có thể truyền với tốc độ bít rất cao. Tuy nhiện, giới hạn về khoảng cách truyền và hiệu quả về giá thành cùng độ tin cậy khi nhiệt độ tăng lên là vấn đề cần xem xét khi lựa chon R- SOA vào trong mạng WDM-PON.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II
Hình 2.14 Sơ đồ kết hợp R-SOA và nguồn BLS