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光耦合器是在两个隔离电路之间传输电信号的电子元件,也就是说将电信号从一个电路传输到另一个电路。(具体的如下图所示。)光耦合器也称为光隔离器、光耦合器或光隔离器。通常在电路中,尤其是低电压或高噪声敏感电路中,光耦合器用于隔离电路以电气碰撞机会或排除不需要的噪声。光耦耦合器的内部结构光耦合器的内部结构上图为光耦合器的内部结构。左侧的1引脚和2引脚外露,是一个LED。LED向光敏三管发出红外光在右侧。
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。
光电耦合器分为两种:一种为非线性光耦,另一种为线性光耦。非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的,这类光耦适合于开关信号的传输,不适合于传输模拟量。常用的4N系列光耦属于非线性光耦。线性光耦的电流传输特性曲线接近直线,并且小信号时性能较好,能以线性特性进行隔离控制。常用的线性光耦是PC817A—C系列。
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。
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