半导体光放大器SOA原理及应用

1.半导体光放大器SOA原理

SOA(Semi-conductor Optical Amplifier)半导体光放大器采用应变量子陷阱结构PN外部偏压形成粒子数反转，外部光进入后引起受激辐射，形成光信号放大。

优点：支持高速、高带宽、低功耗、高增益、小型化、易于集成

缺点：不同波长通道之间存在交叉增益调制和非线性相互作用，偏振敏感性、增益饱和度

SOA与EDFA与外加光纤放大器相比，商用器件的部分指标弱于EDFA，但SOA仍有EDFA例如，它可以支持不可替代的特性O-band（1260~1360）,E-band（1360~1460）,L-band（1460~1530)放大，具有成本低、体积小、易集成等特点，新基建时代，SOA广泛应用于光纤传感、激光雷达、眼科成像等领域。

二、半导体光放大器SOA市场应用

随着SOA半导体光放大器输出光功率、小信号增益、增益偏振灵敏度、噪声指数等性能SOA它将在全光网络通信和传感网络中发挥越来越重要的作用。SOA除了满足1310nm在些1550波段的放大nm单级放大波段领域SOA已完全替代EDFA。

2.1.半导体光放大器SOA应用于运营商光传输网络

随着5G在网络建设中，带宽需求激增，需要100城市网络边缘需要100G（4*25G CWDM4/LWDM4)县乡高速传输、接入网、城域网边缘传输距离一般为5~40km。此时最好的成本方案是100G（4*25G） LWDM4 SOA方案，使用4*25G的LWDM波长复用为100G，再配合SOA提高链路余量。

在5G基站前传场景，在一些基站拉远距离的场景中，可以使用光模块SOA，提高光功率余量，实现基站拉远1310nm波段和1550nm波段的25G弱光转换的信号速率。

同样的，随着家庭宽带逐渐升级为WDMPON方案，SOA可助力WDM PON广泛部署，改进WDM PON网络覆盖范围和传输距离。

运营商网络的应用可以SOA集成到光模块ROSA或TOSA独立也可用于中间SOA设备或SOA放大光模块。

2.半导体光放大器SOA网络监控市场的应用

这是半导体光放大器SOA目前，随着数据业务的快速发展，国内数据分流监控需求逐渐增加，通常在核心网络节点进行分光监控。分光信号通常很弱，需要光放大器，而100G许多业务波长为1310，只能使用SOA进行放大。

现场是现在SOA放大最广泛、最成熟的应用。

2.三半导体光放大器SOA在数据中心互联DCI中的应用

随着大数据的发展，数据中心之间对高带宽互联网的需求逐渐增加。对于高速业务，可以使用SOA放大光信号中继，增加链路光功率余量，延长传输距离。SOA可用于1310波段，可用于1550波段的高速业务光信号放大。

这个市场通常使用独立的市场SOA半导体光放大机架设备近日见合CFP2形态的uSOA，目前正在开发中QSFP28和SFP形态的SOA。

2.半导体光放大器SOA应用于分布式光纤传感

SOA可作为光开关或调制器使用，具有优异的频率响应特性和较高的消光比。SOA随着技术的不断改进，声光调制器在大多数场景中已经被替代AOM，窄脉冲激光光源用于获得高消光比。天津见合八方光电1550nm SOA最高消光比可达65dB。

2.5半导体光放大器SOA在激光雷达LiDAR系统中应用

TOF激光雷达和FMCW激光雷达的基本原理如下图所示SOA主要用于激光雷达的光源部分。天津见合八方光电的SOA芯片饱和输出光功率可达23dBm，用于提高1550nm窄线宽激光器的发射光功率，满足激光雷达长距离探测的需要；EDFA相比之下，芯片型SOA激光雷达可光源，使激光雷达更小更轻，满足车载、无人机测绘等对体积重量要求较高的场景应用。

2.六半导体光放大器SOA在OCT相干眼科成像中的应用

OCT学名为光学相关断层扫描技术，是20世纪90年代初发展起来的一种新型非接触性无创光学图像诊断技术。它利用眼睛中不同组织对射光素的不同反射来显示眼睛组织的结构和距离，然后在计算机处理后形成伪色或灰度来显示组织的断面结构。1050nm半导体光放大器(水对这种波长吸收较少)SOA可集成在OCT在成像设备的光源中，用于提高光源输出光功率，进而提高检测灵敏度，天津见合八方光电1050nm半导体光放大器饱和光功率可达23dBm。