Каково практическое использование диодов в оптоволоконном оборудовании связи?

一, вождение источника света и излучение сигнала света
1. Электроизгическое преобразование полупроводниковых лазерных диодов (СПД)
Полупроводниковые лазерные диоды (LDS) достигают Electro - оптическое преобразование путем инъекции тока и являются основным источником света волоконно -оптической связи. Его принцип работы основан на стимулированном радиации. Когда ток превышает пороговое значение, электронные отверстия пары рекомбинируют и высвобождают фотоны, образуя когерентный лазерный выход. У LD есть следующие технические характеристики:
Узкая ширина спектральной линии: типичная спектральная ширина 1 - 5 нм, эффективно подавляя расширение импульсов, вызванное дисперсией волокна, поддерживая высокоскоростную передачу выше 10 Гбит / с.
Высокая эффективность связи: с помощью прямой связи или фокусировки линз эффективность связи между LD и волокном может достигать 90%, обеспечивая эффективную инъекцию оптической мощности.
Пороговая характеристика: предварительный ток смещения необходим для сокращения задержки установки носителей и повышения скорости модуляции. Например, лазеры DFB обычно имеют пороговый ток 10-30 мА на длине волны 1550 нм.
2. Интегрированный дизайн компонентов лазерного диода
Современные компоненты LD интегрируют изоляторы OPTO, мониторинг фотодиодов (PDS), термисторы (RTS) и термоэлектрические охлаждения (TEC), чтобы сформировать закрытый - Система управления цикла:
Оптический изолятор: предотвращает отраженный свет от вмешательства в LD и уменьшает шум.
Мониторинг PD: мониторинг выходной мощности LD в реальном времени, обратная связь с цепи автоматического управления питанием (APC) для обеспечения устойчивости выходного сигнала.
Контроль температуры TEC: поддерживает рабочую температуру LD с помощью эффекта пельтье, компенсирует температурный дрейф порогового тока (типичное значение: пороговый ток увеличивается в 1-2 раза между 20 градусами до 50 градусов).
2, обнаружение и прием оптического сигнала
1. Фотоэлектрическое преобразование фотодиодов PIN
PIN -фотодиоды поглощают фотоны с помощью слоя обратного смещенного истощения, генерируя пары электронных отверстий и создавая фототоку. Его основные преимущества включают:
Низкий шум: типичное значение темного тока<1nA, suitable for detecting weak light signals.
Широкий спектральный отклик: кремний - Диады выводов на основе 400 - 1100 нм диапазон волн волны, в то время как диоды на основе индийного галлия (Ingaas) - до 1650 нм.
Высокоскоростная реакция: когда емкость соединения составляет менее 1 часа дня, полоса пропускания может достигать уровня ГГц и скорости поддержки более 40 Гбит / с.
2. Механизм усиления лавины фотодиода (APD)
APD достигает усиления внутреннего тока (m =10-100) через эффект умножения с лавиной -носителями в высоком электрическом поле, значительно повышая чувствительность получения:
Преимущество чувствительности: при 10 ^ - 12 Вт оптическая мощность сигнал - отношение к нузу (SNR) APD на 10-20 дБ выше, чем у диодов PIN.
Шумовая торговля - OFF: Процесс умножения вводит избыточный шум, и необходимо оптимизировать баланс между коэффициентом умножения M и шумом. Например, ingaas apd имеет типичный избыточный коэффициент шума f =2-3 на длине волны 1550 нм.
3. Промышленные применения кремниевых фотодиодов (SI PD)
Взятие S1223-01 SI PD В качестве примера, его технические параметры включают:
High sensitivity: quantum efficiency>90%, подходящие для среды с низким светом.
Широкий динамический диапазон: линейный отклик, покрывающий оптическую мощность от -40 дБ, до 0 дБ,.
Стабильность: долгосрочный рабочий дрейф<0.5%/year, meeting industrial grade reliability requirements.
3, Управление системой и подавление шума
1. Управление питание диодов регулятора напряжения
В схеме драйвера LD диод регулятора напряжения (например, ZMM3V3) обеспечивает точное опорное напряжение 3,3 В для обеспечения стабильности источника тока:
Низкий ток утечки: обратный ток утечки<2 μ A @ 1V, reducing power consumption.
Высокая точность: отклонение значения регулирования напряжения меньше ± 1%, что обеспечивает согласованность выходной мощности LD.
2. Защита от всплеска переходного подавления диода (телевизоры)
Телевизионные диоды (такие как SMF10CA) используются для поглощения скачков питания и защиты СПД от пиков напряжения:
Быстрый ответ: время ответа<1ns, clamp voltage<17V.
Высокая выносливость: пиковая мощность импульса до 200 Вт при 10 /1000 мкс.
3. Устранение и защита диодов Шоттки
В целях смещения LD диоды Шоттки обеспечивают низкое падение напряжения вперед (< 0.7V@5A )Characteristics of high-speed switch:
Низкие потери: уменьшает нагрев цепи и повышает эффективность.
Обратное время восстановления:<10ns, suitable for high-frequency modulation.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npnmbnlasemationtransistors-2sc2412-factory.html