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为了提高耦合效率,可以在光源与光纤端面之间插入一个透镜,称为透镜耦合。但透镜耦合方式并不是一定能提高耦合效率。这里有一个耦合效率概念。由几何光学中的刘维定理可知,对于朗伯型光源(如发光二管),不管中间加什么样的光学系统,它的耦合效率不会超过一个大值:表明:当发光面积Se大于光纤接收面积Sf时,加光学系统都没有用,大耦合效率可用直接耦合得到。当发光面积Se小于光纤接收面积Sf时,加上光学系统是有用的,可以提高耦合效率,而且发光面积愈小,耦合效率提高得愈多。在这个准则下,有如下透镜耦合方式:
光耦合器的技术参数主要有发光二管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的缘电阻、集电-发射反向击穿电压V(BR)CEO、集电-发射饱和压降VCE(sat)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。电流传输比是光耦合器的重要参数,通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时,它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。
耦合器在光介质上传输电信号。它们对输入和输出信号具有良好的隔离性,因此它们广泛用于各种电路中。目前,它已成为应用广泛的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:发光、光接收和信号放大。输入电信号驱动LED发出一定波长的光,光电探测器接收到的光再产生光电流,进一步放大后再输出。然后完成电光电的转换,起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器的输入输出与电信号的传输是单向的相互作用,光耦合器具有良好的电缘能力和抗干扰能力。此外,由于光耦合器的输入端是电流型工作的低电阻元件,因此具有很强的共模抑制能力。
线性光电耦合器由发光二极管和光敏三极管组成,当发光二极管接通而发光,光敏三级管导通,光电耦合器是电流驱动型,需要足够大的电流才能使发光二极管导通,如果输入信号太小,发光二极管不会导通,其输出信号将失真。在开关电源,尤其是数字开关电源中。
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