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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。
当柱透镜半径R与光纤半径相同,激光器位于光轴上,且镜面位于Z=0.3R时,可得到大耦合效率,约为80%。如果激光器的位置在轴向有偏离,则耦合效率明显下降,也就是说,这种耦合方式对激光器、圆柱透镜及光纤相对位置的性要求很高。凸透镜耦合。先将光源放在凸透镜的焦点上,使光变为平行光,然后再用另一个凸透镜将此平行光聚焦到光纤端面上。如图5.18所示。这种耦合器由两部分合成,每部分各含一个凸透镜。由于是平行光,连接部分的要求不高。调整、组装等都比较容易,使用也比较方便。耦合效率可达80%以上。
高一般光耦的开关速度。因为光耦本身存在的分布电容,对传输速度形成影响,光敏三管内部存在着分布电容Cbe和Cce。因为光耦的电流传输比较低,其集电负载电阻不能太小,不然输出电压的摆幅就受到了约束。可是,负载电阻又不宜过大,负载电阻RL越大,因为分布电容的存在,光电耦合器的频率特性就越差,传输延时也越长。用2只光电耦合器T1,T2接成互补推挽式电路,能够进步光耦的开关速度。当脉冲上升为“1”电平常,T1截止,T2导通。相反,当脉冲为“0”电平常,T1导通,T2截止。这种互补推挽式电路的频率特性大大优于单个光电耦合器的频率特性。
用数字万用表的PN结测量端,红表笔“电池+极”接光耦的“1”端,黑表笔“电池-极”接光耦的“2”端(即使光耦的发光二极管正向导通),用另一电表测量“3”“4”端电阻,断开或接通输入端(发光二极管端),输出端电阻应有大幅度变化,说明改光耦是好的。
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