半导体光放大器SOA介绍及市场应用

12/03/2021，光纤在线讯，近年来，随着智慧交通自动驾驶和车路协同的飞速发展，激光雷达无论在车载还是路侧军获得了广泛应用。由于SOA小型化和高增盈，可应用于激光雷达中，用于获得窄线宽激光并提高光功率，尤其是下一代局域FMCW技术的光芯片化的激光雷达，是未来SOA更广阔的应用领域。今天我们来分享一篇文章介绍什么是SOA？SOA的市场及应用。

SOA简介
SOA(Semi-conductor Optical Amplifier)半导体光放大器是采用应变量子阱结构的PN结器件，外部正向偏压形成粒子数反转，外部光进入后导致受激辐射，形成光信号放大。



优点：具有支持高速、高带宽、低功耗、高增益、小型化、易于集成
缺点：不同波长通道间存在交叉增益调制与非线性相互作用，偏振敏感性，增益饱和性与（掺饵光纤放大器）EDFA相比，商用器件多数指标弱于EDFA。但SOA仍有EDFA无法替代的特性，如其可支持O-band（1260~1360）,E-band（1360~1460）,L-band（1460~1530）的放大，且成本低，体积小易集成等特点，在新基建时代，将会在接入网和城域网边缘，以及光纤传感领域获得大规模应用。



SOA市场应用
随着SOA其输出光功率、小信号增益、增益偏振灵敏度、噪声指数等性能的提升，将在全光网络通信和传感网络中SOA将发挥越来越重要的作用。SOA除了可以满足1310nm波段的放大，在一些单级1550nm波段的放大领域SOA已完全可以替代EDFA。

1.运营商光传输网络
随着5G网络的建设，带宽需求激增，在接入网、城域网边缘，需要100G（4*25G CWDM4/LWDM4）高速传输，在县乡传输、接入网、城域网边缘传输距离通常为5~40km。此时成本最优方案为100G（4*25G） LWDM4+SOA方案，使用4*25G的LWDM波长复用为100G，再配合SOA提升链路余量。

在5G基站前传场景，在一些基站拉远距离较远的场景，可以使用光模块式的SOA，提升光功率余量，实现基站拉远1310nm波段和1550nm波段的25G信号速率的弱光改造。

同样的，随着家庭宽带逐渐升级为WDMPON方案，SOA可助力WDM PON的广泛部署，提高WDM PON网络的覆盖范围和传输距离。
在运营商网络的应用，既可以将SOA集成到光模块的ROSA或TOSA中，也可以使用独立的SOA设备或SOA光模块进行放大。



2.网络监控的分光放大
这是半导体光放大器SOA的传统应用，目前随着数据业务的飞速发展，国内的数据分流监控需求逐渐增加，其通常为在核心网络节点进行分光监测，分光下来的信号通常很弱，需要使用光放大器，而100G业务有很多为1310波长，只能采用SOA进行放大。

本场景是目前SOA放大应用最广也是最成熟的应用。



3.数据中心互联DCI
随着大数据的发展，数据中心之间高带宽互联需求逐渐增加。针对高速业务，由于可使用SOA进行光信号中继放大，提升链路光功率余量，延长传输距离。SOA既可以应用于1310波段可以应用于1550波段的高速业务光信号放大。



这个市场通常使用独立的SOA半导体光放大机架式设备，近期见合八方已推出CFP2形态的uSOA，目前正在研制QSFP28和SFP形态的SOA。

4.分布式光纤传感以及激光雷达系统中应用
SOA具有优良的频率响应特性和较高的消光比，可作为光开关或调制器使用。随着SOA技术的不断提升，目前在光纤传感的大部分场景中已可替代声光调制器AOM，用于获得高消光比的窄脉冲激光。



天津见合八方光电科技有限公司，依托于清华大学天津电子院光电集成微系统研究所，由北京见合八方与清华大学天津电子院于2019年合作成立。是一家致力于光子集成技术的研发和生产的高科技企业，目前已推出全系列SOA产品，包括1310nm和1550nm SOA芯片、SOA COC、SOA蝶形器件，SOA光模块, SOA 光路模块，SOA光放大设备等。目前SOA芯片全流程国内设计生产，自主可控，在性能上已达国际先进水平，通过了多个国内主流厂家的验证和试用，目前已批量供货。