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耦合器主要有如下优点:低的附加损耗。光从纤芯模式转换到耦合模式,然后再转换回纤芯模式在理论上是无损耗的。又因为光在耦合过程中从未离开光纤结构,所以它从未遇到界面,因此无回射。对于X型和Y型耦合器,附加损耗小于0.05dB。由于FBD耦合器是由常规光纤制作的,连接一个FBD耦合器到传输光纤是容易而且是低损耗的。方向性好,一般达到60dB,了传输光信号的定向性,减小了线路之间的串扰。良好的环境稳定性,光路结构简单紧凑,在-40~85℃温度范围内耦合器可以稳定工作。制作成本低,适合批量生产。描述光耦合器特性的一些技术参数插入损耗(InsertionLoss)式中,以ILi为第i个输出端口的插入损耗;Pouti为第i个输出端口的光功率;Pin为输入的光功率。附加损耗(ExcessLoss)对于光耦合器,附加损耗是体现器件制造工艺质量的,反映的是器件制作过程带来的附加固有损耗。插入损耗是各输出端口的状况,不仅与固有损耗有关,而且与分光比有很大的关系。插入损耗并不能反映器件制作质量,这一点值得注意。
可分为外光路光电耦合器(又称光电断续检测器)和内光路光电耦合器。外光路光电耦合器又分为透过型和反射型光电耦合器。光敏器材输出型,其间包含光敏二管输出型,光敏三管输出型,光电池输出型,光可控硅输出型等。NPN三管输出型,其间包含沟通输入型,直流输入型,互补输出型等。达林顿三管输出型,其间包含沟通输入型,直流输入型。逻辑门电路输出型,其间包含门电路输出型,施密特触发输出型,三态门电路输出型等。
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。
为了提高耦合效率,可以在光源与光纤端面之间插入一个透镜,称为透镜耦合。但透镜耦合方式并不是一定能提高耦合效率。这里有一个耦合效率概念。由几何光学中的刘维定理可知,对于朗伯型光源(如发光二管),不管中间加什么样的光学系统,它的耦合效率不会超过一个大值:表明:当发光面积Se大于光纤接收面积Sf时,加光学系统都没有用,大耦合效率可用直接耦合得到。当发光面积Se小于光纤接收面积Sf时,加上光学系统是有用的,可以提高耦合效率,而且发光面积愈小,耦合效率提高得愈多。在这个准则下,有如下透镜耦合方式:
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