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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。
光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、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。
另一种模拟量传输的解决办法,便是选用VFC(电压频率转化)办法。现场变送器输出模拟量信号(假定电压信号),电压频率转化器将变送器送来的电压信号转化成脉冲序列,经过光耦阻隔后送出。在主机侧,经过一个频率电压转化电路将脉冲序列还原成模拟信号。此刻,相当于光耦阻隔的是数字量,能够消除光耦非线性的影响。这是一种有用、简略易行的模拟量传输办法。当然,也能够挑选线性光耦进行规划,如精细线性光耦TIL300,高速线性光耦6N135/6N136。线性光耦一般价格比一般光耦高,可是运用方便,规划简略;跟着器材价格的下降,运用线性光耦将是趋势。
模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。芯片介绍与原理说明从上面可以看出,和普通光耦一样,线性光耦真正隔离的是电流,要想真正隔离电压,需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对HCNR200/201的典型电路进行分析,对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推导与说明。
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