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由于光接收器只能接受光源的信息,反之不能,所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象,其输出信号也不会影响输入端。由于发光器件(砷化镓红外二管)是阻抗电流驱动性器件,而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大,所以,光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。容易和逻辑电路配合。响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒。无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
自聚焦透镜耦合。用一段长度为LT/4的自聚焦光纤代替所示的凸透镜,也可构成耦合器。一般是将光纤与自聚焦光纤透镜胶合在一起,平行光进入自聚焦透镜,经聚焦进入光纤。这种耦合形式,结构紧凑,稳定,耦合效率一般在50%左右。圆锥形透镜耦合。将光纤的前端用腐蚀的办法或者用烧熔拉细的办法做成圆锥形,前端半径为a1,光纤自身半径为an。光从前端以θ′角入射进光纤,经折射后以γ1角射向界面A点。因界面为斜面,所以γ2<γ1。如果锥面的坡度不大。即圆锥形的长度远大于an—a1时,近似有可以明,有圆锥时光纤的接收角θ′c与平端时光纤的接收角θc之间有如下关系这表明,有圆锥透镜的光纤的数值孔径是平端光纤数值孔径的an/a1倍。只要前端面直径2a1比光源面积大,这种耦合方式的效率可高达90%以上。由于光全息片可以将光的波前互相变换,因此,可以用来作为一种光纤耦合器。全息耦合的制作方法所示。激光经过光纤后成为发散光,作为物光IF,而由M镜反射的直线光作为参考光IO。用重铬酸明胶或卤化银照相乳胶片作全息记录介质。这个全息片就是一个光纤耦合器。理论上讲,这种耦合方式的耦合效率是高的,但是,由于全息片的衍射效率的影响及衰减损耗,实际耦合效率与透镜耦合相比并不。但它的大优点是,可以作为多功能的光学元件来应用。例如使用全息耦合器件的光纤传感器系统,它可使常规光纤传感器系统大为简化。
由于光电耦合器的输入阻抗与一般干扰源的阻抗相比较小,因此分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小,它所能提供的电流并不大,不易使半导体二极管发光;由于光电耦合器的外壳是密封的,它不受外部光的影响;光电耦合器的隔离电阻很大(约1012Ω)、隔离电容很小(约几个pF)所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。
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。
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