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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。
光耦合器的性能特点 光耦合器的主要优点是体积小,无触点且输入与输出在电气上完全隔离,抗干扰能力强,单向传输信号且传输效率高,工作温度范围宽,使用寿命长。光耦合器广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离 、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。
VD1为D1的正向压降。由于器件参数的离散性,近似等于0.005If,K3=I2/I1≈1,所以,R1.R2.R3尚需在估算值附近调整,力求获得佳线性度。调节后,佳线性度为220Ω。应用线性光耦合器组成的模拟信号隔离电路的线性度好,电路简单,有效地解决了模拟信号与单片机应用系统的电气隔离问题。若驱动级。缓冲级采用组合型运算放大器,可使线性度提高。可以广泛地应用在需要良好稳定性。线性度和带宽的模拟信号隔离场合。采用两片HCNR200可以工作在双性输入/双性输出模式;同时,还可以工作在交直流电路。变换器的隔离。热电偶的隔离。
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