Jakie są praktyczne zastosowania diod w sprzęcie do komunikacji światłowodowej?

一, jazda światłem i emisja sygnału światła
1. Electro optyczna konwersja półprzewodników diod laserowych (LDS)
Półprzewodnikowe diody laserowe (LDS) osiągają konwersję optyczną elektro - poprzez wstrzyknięcie prądu i są źródłem światła światłowodowego komunikacji. Jego zasada pracy opiera się na stymulowanym promieniowaniu. Gdy prąd przekracza próg, otwór elektronów łączy fotony i uwalniają fotony, tworząc spójną moc wyjściową lasera. LD ma następujące cechy techniczne:
Wąska linia widmowa szerokość: typowa szerokość widmowa 1 - 5nm, skutecznie tłumiąc rozszerzenie impulsu spowodowane dyspersją włókien, obsługując szybką transmisję powyżej 10 Gb / s.
Wysoka wydajność sprzęgania: poprzez bezpośrednie sprzężenie lub skupienie soczewki skuteczność sprzęgania między LD a włóknem może osiągnąć 90%, zapewniając efektywne wtrysk mocy optycznej.
Charakterystyka progowa: prąd uprzedzeń jest wymagany w celu zmniejszenia opóźnienia ustanawiania nośnika i poprawy szybkości modulacji. Na przykład lasery DFB zwykle mają prąd progowy 10-30 mA przy długości fali 1550 nm.
2. Zintegrowane konstrukcje komponentów diody laserowej
Nowoczesne komponenty LD integrują izolatory opto, monitorujące fotodiody (PDS), termistory (RTS) i chłodnicy termoelektryczne (TEC), aby utworzyć zamknięty system kontroli pętli:
Izolator optyczny: zapobiega zakłóceniu światła odbitego z LD i zmniejsza hałas.
Monitorowanie PD: Monitorowanie mocy wyjściowej LD LD, sprzężenie zwrotne do automatycznego sterowania mocą (APC) w celu zapewnienia stabilności wyjściowej.
TEC Kontrola temperatury: Utrzymuje temperaturę roboczą LD poprzez efekt Peltiera, kompensuje dryf temperatury prądu progowego (typowa wartość: prąd progowy wzrasta o 1-2 razy między 20 stopniem do 50 stopni).
2, Wykrywanie i odbiór sygnału optycznego
1. Fotoelektryczna konwersja fotodiod PIN
Fotodiody PIN wchłaniają fotony poprzez odwrotną warstwę wyczerpania, generując pary otworów elektronowych i tworząc fotoprąd. Jego podstawowe zalety obejmują:
Niski szum: typowa wartość prądu ciemnego<1nA, suitable for detecting weak light signals.
Szeroka odpowiedź widmowa: Diody pinowe na bazie krzemowe - obejmują zakres długości fali 400 - 1100 nm, podczas gdy diody oparte na arsenidach indium galu (Ingaas) można rozszerzyć do 1650 nm.
Reakcja o dużej prędkości: Gdy pojemność połączenia jest mniejsza niż 1pf, przepustowość może osiągnąć poziom GHz i prędkości wsparcia ponad 40 Gb / s.
2. Mechanizm wzmocnienia fotodiody lawinowej (APD)
APD osiąga wewnętrzny wzrost prądu (M =10-100) poprzez efekt mnożenia lawiny przewoźnika w polu wysokim elektrycznym, znacznie poprawiając wrażliwość na odbieranie:
Zaleta wrażliwości: przy 10 ^ - 12 W Power optyczny, sygnał - stosunek do szumu (SNR) APD jest o 10-20 dB wyższy niż w przypadku diod pin.
HANDEL HOUT - OFF: Proces mnożenia wprowadza nadmiar szumu i konieczne jest zoptymalizowanie równowagi między współczynnikiem mnożenia M a szumem. Na przykład Ingaas APD ma typowy współczynnik szumu F =2-3 przy długości fali 1550 nm.
3. Zastosowania przemysłowe fotodiod krzemowych (SI PD)
Przyjmując S1223-01 SI PD, jego parametry techniczne obejmują:
High sensitivity: quantum efficiency>90%, odpowiednie dla środowisk o słabym świetle.
Szeroki zakres dynamiczny: odpowiedź liniowa obejmująca moc optyczną od -40dBm do 0dBM.
Stabilność: długoterminowy dryf roboczy<0.5%/year, meeting industrial grade reliability requirements.
3, Kontrola systemu i tłumienie szumu
1. Zarządzanie energią diod regulatora napięcia
W obwodzie sterownika LD dioda regulatora napięcia (takiego jak ZMM3V3) zapewnia dokładne napięcie odniesienia 3,3 V, aby zapewnić stabilność źródła prądu:
Niski prąd wycieku: prąd nieszczelności odwrotnej<2 μ A @ 1V, reducing power consumption.
Wysoka precyzja: Odchylenie wartości regulacji napięcia jest mniejsze niż ± 1%, zapewniając spójność mocy wyjściowej LD.
2. Ochrona przed przejściowymi diodą tłumienia (telewizory)
Diody TVS (takie jak SMF10CA) są używane do wchłaniania fal mocy i ochrony LD przed skokami napięcia:
Szybka odpowiedź: czas odpowiedzi<1ns, clamp voltage<17V.
Wysoka moc wytrzymałości: szczytowa moc impulsu do 200 W@10 /1000 μs.
3. Proportowanie i ochrona diod Schottky
W obwodach BAS LD diody Schottky zapewniają niski spadek napięcia do przodu (< 0.7V@5A )Characteristics of high-speed switch:
Niska strata: zmniejsza ogrzewanie obwodu i poprawia wydajność.
Odwrotne czas regeneracji:<10ns, suitable for high-frequency modulation.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn (2 )Transistors-2sc2412-factory.html