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我们将从这两个方面来讨论光纤耦合这个问题。光源与光纤的耦合光源与光纤的耦合效率光源与光纤的耦合效率的高低直接影响入纤功率的大小,从而影响光纤传输系统中的传输距离和中继站间隔距离的远近。提高耦合效率对于光纤通信系统来说是有价值的。光耦合效率定义为耦合入光纤的功率与光源发出的功率的比值,表达式为PF为耦合入光纤的功率;PS为光源发出的功率。影响耦合效率的因素包括光源和光纤两个。对于光源而言,光源的尺寸、面、角向功率分布等参量都会对耦合效率产生影响。对于光纤而言,数值孔径NA、纤芯尺寸、折射率分布等参量也会对耦合效率产生影响。通信光纤的数值孔径NA一般较小(0.2左右),而半导体光源发散角一般较大,光纤接收角外的光源辐射不能进入光纤传输,所以通常情况下,光纤数值孔径损耗是限制耦合效率的主要因素,尤其对光束发散角较大的面发光二管(SLED)更是如此。为面发光LED、边发光二管和半导体管的数值孔径与耦合效率的关系比较。
开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦,有可能使振荡波形变坏,严重时出现寄生振荡,使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。由此产生的后果是对彩电,彩显,VCD,DCD等等,将在图像画面上产生干扰。
可分为外光路光电耦合器(又称光电断续检测器)和内光路光电耦合器。外光路光电耦合器又分为透过型和反射型光电耦合器。光敏器材输出型,其间包含光敏二管输出型,光敏三管输出型,光电池输出型,光可控硅输出型等。NPN三管输出型,其间包含沟通输入型,直流输入型,互补输出型等。达林顿三管输出型,其间包含沟通输入型,直流输入型。逻辑门电路输出型,其间包含门电路输出型,施密特触发输出型,三态门电路输出型等。
光纤从光源接收的大功率为则面发光LED与光纤的耦合效率为即耦合效率为数值孔径的平方。设数值孔径取NA=0.13,则耦合效率只有η≈2%,的低。对于边发光LED和LD,它们的发散角比面发光LED要小,设其垂直和平行与结平面的发散角分别为θ⊥和θ∥,则它们与光线的直接耦合效率可按(式5.6)估算设条形LD的θ⊥=45°,θ∥=8°,NA=0.15,则计算出耦合效率η≈14%。可见,即使是发散角比较小的LD,其耦合效率也只有大约14%。光源发出的80%以上的功率都损耗掉了。
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