Які практичні використання діодів у волоконно -оптичному комунікаційному обладнанні?

一, водіння джерела світла та випромінювання світла
1. Електро -оптична конверсія напівпровідникових лазерних діодів (LDS)
Напівпровідникові лазерні діоди (LDS) Досягнення оптичного перетворення Electro - шляхом введення струму і є основним джерелом світла волоконно -оптичного зв'язку. Його принцип роботи заснований на стимульованому радіації. Коли струм перевищує поріг, пари електронної отвору рекомбіну і відпускають фотони, утворюючи когерентний лазерний вихід. LD має такі технічні характеристики:
Вузька ширина спектральної лінії: типова спектральна ширина 1 - 5 нм, ефективно пригнічуючи розширення імпульсу, викликане дисперсією волокон, підтримуючи високошвидкісну передачу вище 10 Гбіт / с.
Висока ефективність зв'язку: завдяки прямій муфті або фокусуванню лінз, ефективність зв'язку між ЛД та волокном може досягати 90%, забезпечуючи ефективну введення оптичної потужності.
Характеристика порогу: Потрібний струм перед зміщенням, необхідний для зменшення затримки встановлення носіїв та покращення швидкості модуляції. Наприклад, лазери DFB зазвичай мають пороговий струм 10-30 мА на довжині хвилі 1550 нм.
2. Інтегрована конструкція компонентів лазерного діода
Сучасні компоненти LD інтегрують ізолятори OPTO, моніторинг фотодіодів (PDS), термістори (RTS) та термоелектричні охолоджувачі (TECS), щоб утворити закриту - система управління циклом:
Оптичний ізолятор: запобігає відбитого світла перешкоджати ЛД і зменшує шум.
Моніторинг PD: Моніторинг вихідної потужності LD, зворотній зв'язок до схеми автоматичного управління потужністю (APC) для забезпечення стабільності виходу.
Контроль температури TEC: підтримує робочу температуру LD за допомогою ефекту Пельтьє, компенсує температуру дрейфу порогового струму (типове значення: пороговий струм збільшується на 1-2 рази між 20 та 50 градусами).
2, виявлення оптичного сигналу та прийом
1. Фотоелектричне перетворення PIN -фотодіодів
Закріпіть фотодіоди поглинають фотони через зворотний упереджений шар виснаження, генеруючи пари електронних отворів та створюючи фотострум. Основні його переваги включають:
Низький шум: типове значення темного струму<1nA, suitable for detecting weak light signals.
Широка спектральна реакція: кремній - на основі діодів покриває 400 - 1100 нм діапазон довжин хвиль, а арсенід indium gallium (ingaas) - на основі діодів можуть бути розширені до 1650 нм.
Високошвидкісна реакція: Коли ємність з'єднання менше 1PF, пропускна здатність може досягти рівня ГГц та швидкості підтримки понад 40 Гбіт / с.
2. Механізм посилення фотодіоду лавини (APD)
APD досягає посилення внутрішнього струму (M =10-100) через ефект множення лавинної носії під високим електричним полем, значно покращуючи чутливість до прийому:
Перевага чутливості: при 10 ^ - 12 Вт оптична потужність, сигнал - співвідношення до руху (SNR) APD на 10-20 дБ вище, ніж у PIN-діодів.
Торгівля шумом - OFF: Процес множення вводить надлишок шуму, і необхідно оптимізувати баланс між коефіцієнтом множення M та шумом. Наприклад, INGAAS APD має типовий надлишок шуму F =2-3 на довжині хвилі 1550 нм.
3. Промислові застосування кремнієвих фотодіодів (Si PD)
Як приклад S1223-01 Si PD, його технічні параметри включають:
High sensitivity: quantum efficiency>90%, придатні для середовищ з низьким освітленням.
Широкий динамічний діапазон: лінійна реакція, що охоплює оптичну потужність від -40dbm до 0dbm.
Стабільність: довгостроковий робочий дрейф<0.5%/year, meeting industrial grade reliability requirements.
3, контроль системи та придушення шуму
1. Управління живленням діодів регулятора напруги
У ланцюзі драйверів LD діод регулятора напруги (наприклад, ZMM3V3) забезпечує точну 3,3 -еталонну напругу для забезпечення стабільності джерела струму:
Низький струм витоку: струм зворотного витоку<2 μ A @ 1V, reducing power consumption.
Висока точність: Відхилення від регулювання напруги менше ± 1%, що забезпечує узгодженість потужності виходу LD.
2. Захист перенапруги перехідного придушення діода (телевізори)
Діоди телевізорів (наприклад, SMF10CA) використовуються для поглинання сплесків потужності та захисту ЛД від шипів напруги:
Швидка відповідь: Час відповіді<1ns, clamp voltage<17V.
Витривалість високої потужності: пікова імпульсна потужність до 200 Вт@10/1000 мкс.
3. Виправлення та захист діодів Шоткі
У ланцюгах зміщення LD, діоди Schottky забезпечують низьке падіння напруги вперед (< 0.7V@5A )Characteristics of high-speed switch:
Низькі втрати: зменшує нагрівання ланцюга та підвищує ефективність.
Час зворотного відновлення:<10ns, suitable for high-frequency modulation.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn інтенсій