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设输入端电压为Vin,输出端电压为Vout,光耦的两个电流传递系数分别为K1、K2,显然,,和之间的关系取决于和之间的关系。将前级运放的电路提出来看,如下图所示:设运放负端的电压为,运放输出端的电压为,在运放不饱和的情况下二者满足下面的关系:Vo=Voo-GVi(1)其中是在运放输入差模为0时的输出电压,G为运放的增益,一般比较大。忽略运放负端的输入电流,可以认为通过R1的电流为IP1,根据R1的欧姆定律得:
光纤从光源接收的大功率为则面发光LED与光纤的耦合效率为即耦合效率为数值孔径的平方。设数值孔径取NA=0.13,则耦合效率只有η≈2%,的低。对于边发光LED和LD,它们的发散角比面发光LED要小,设其垂直和平行与结平面的发散角分别为θ⊥和θ∥,则它们与光线的直接耦合效率可按(式5.6)估算设条形LD的θ⊥=45°,θ∥=8°,NA=0.15,则计算出耦合效率η≈14%。可见,即使是发散角比较小的LD,其耦合效率也只有大约14%。光源发出的80%以上的功率都损耗掉了。
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。
当拉长加热的光纤时,纤芯直径会减少,因为有(其中,2a=d是光纤的纤芯直径,λ是工作波长,n和Δ分别是平均折射率和相对折射率),则V值变小。而V值越小,模场直径(MFD)超过光纤纤芯直径就越多。因此,纤芯直径减小使一个光模式的很多部分在包层中被耦合到其他光纤的纤芯中去了。随输入模式的模场直径在下行渐细区变得越来越大,耦合过程逐渐发生。在耦合区内,由于两个纤芯靠得常接近,则光模从一个纤芯耦合到另一个纤芯,在上行渐细区光纤直径增大,光模式越来越多地被限制在纤芯内,两个分离的模式从两根分开的光纤输出。
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