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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。
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。
当LED发出光并且光照射到光电传感器(光电二管、光电晶体管、PhotoTriac)上时,光电传感器开始流动电流。在这个系统中,输入光与输出端的电流成正比。光耦合器工作原理当给LED供电时,LED发光,光线落在光电晶体管的基上,光落在光电晶体管的基上后,将被,并且可以控制与晶体管相连的输出电路。这里输入电路只连接光耦的LED引脚,输出电路连接光电晶体管,输入和输出电路电气隔离。光耦合器工作原理动图光耦合器的工作模式在饱和模式下,LED将打开或关闭,因此,输出晶体管关闭或打开,这意味着导通或非导通模式。此模式用于需要保护微控制器引脚免受输出电路高压影响的地方。例如,在使用微控制器的电机驱动中,电机需要高电流和高电压。在此模式下,电机将开启或关闭。在这种模式下,LED会得到一个变化的信号脉冲。LED光线通过电压或信号样本来改变或控制,然后光电晶体管还为输出提供可变传导。
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