Quais são os usos práticos dos diodos em equipamentos de comunicação de fibra óptica?

一, condução de fonte de luz e emissão de sinal de luz
1. Conversão eletro óptica de diodos a laser semicondutores (LDS)
Os diodos de laser semicondutores (LDS) alcançam a conversão óptica eletro -, injetando corrente e são a fonte de luz central da comunicação de fibra óptica. Seu princípio de trabalho é baseado na radiação estimulada. Quando a corrente excede um limite, os pares de orifícios de elétrons recombinam e liberam fótons, formando a saída coerente do laser. LD tem as seguintes características técnicas:
Largura da linha espectral estreita: largura espectral típica de 1 - 5nm, suprimindo efetivamente o ampliação do pulso causado pela dispersão de fibras, apoiando a transmissão de alta velocidade acima de 10 Gbps.
Alta eficiência de acoplamento: através do acoplamento direto ou do foco das lentes, a eficiência do acoplamento entre LD e fibra pode atingir 90%, garantindo uma injeção eficiente de energia óptica.
Característica do limite: é necessária a corrente de pré -viés para reduzir o atraso no estabelecimento da operadora e melhorar a taxa de modulação. Por exemplo, os lasers DFB normalmente têm uma corrente limite de 10 a 30mA a um comprimento de onda de 1550nm.
2. Projeto integrado de componentes de diodo a laser
Os componentes LD modernos integram isoladores opto, monitorando fotodiodos (PDS), termistores (RTs) e refrigeradores termoelétricos (TECs) para formar um sistema de controle de loop fechado -}.
Isolador óptico: impede que a luz refletida interfira com LD e reduz o ruído.
Monitoramento PD: Monitoramento em tempo real da potência de saída LD, feedback ao circuito automático de controle de energia (APC) para garantir a estabilidade da saída.
Controle de temperatura do TEC: mantém a temperatura de operação de LD através do efeito Peltier, compensa o desvio da temperatura da corrente de limiar (o valor típico: a corrente limite aumenta em 1-2 vezes entre 20 e 50 graus).
2, Detecção e recepção de sinal óptico
1. A conversão fotoelétrica de fotodiodos pinos
Os fotodiodos de pinos absorvem fótons através de uma camada de depleção tendenciosa reversa, gerando pares de orifícios de elétrons e criando uma fotocorrente. Suas vantagens principais incluem:
Baixo ruído: valor de corrente escura típica<1nA, suitable for detecting weak light signals.
Resposta espectral ampla: os diodos de pino baseados em silício - cobrem a faixa de comprimento de onda 400 - 1100nm, enquanto os diodos baseados em arseneto de arseneto de índio (InGAAs) podem ser estendidos até 1650nm.
Resposta de alta velocidade: Quando a capacitância da junção é menor que 1pf, a largura de banda pode atingir o nível de GHz e suportar velocidades de mais de 40 Gbps.
2. Mecanismo de ganho de fotodiodo de avalanche (APD)
O APD atinge o ganho de corrente interna (M =10-100) através do efeito de multiplicação de avalanche portadora em campo elétrico alto, melhorando significativamente a sensibilidade ao receber:
Vantagem de sensibilidade: em 10 ^ - 12 w Power óptica, o sinal - taxa de ruído (SNR) de APD é 10-20dB maior que a dos diodos PIN.
Comércio de ruído - OFF: O processo de multiplicação introduz excesso de ruído e é necessário otimizar o equilíbrio entre o fator de multiplicação M e o ruído. Por exemplo, o Ingaas APD possui um fator de ruído em excesso típico de f =2-3 em um comprimento de onda de 1550nm.
3. Aplicações industriais de fotodiodos de silício (SI PD)
Tomando o S1223-01 SI PD como exemplo, seus parâmetros técnicos incluem:
High sensitivity: quantum efficiency>90%, adequado para ambientes com pouca luz.
Faixa dinâmica ampla: resposta linear que cobre energia óptica de -40dbm a 0dbm.
Estabilidade: Drift de trabalho de longo prazo<0.5%/year, meeting industrial grade reliability requirements.
3, controle do sistema e supressão de ruído
1. Gerenciamento de energia dos diodos reguladores de tensão
No circuito do driver LD, um diodo regulador de tensão (como o ZMM3V3) fornece uma tensão de referência de 3.3V precisa para garantir a estabilidade da fonte atual:
Corrente de baixo vazamento: corrente de vazamento reverso<2 μ A @ 1V, reducing power consumption.
Alta precisão: o desvio do valor da regulação da tensão é menor que ± 1%, garantindo a consistência da potência de saída LD.
2. Proteção de surto do diodo de supressão transitória (TVs)
Diodos de TVs (como SMF10CA) são usados ​​para absorver picos de energia e proteger SUD de picos de tensão:
Resposta rápida: tempo de resposta<1ns, clamp voltage<17V.
Endurance de alta potência: Pico de pulso de até 200W a 10/1000μs.
3. Retificação e proteção de diodos Schottky
Nos circuitos de viés de LD, os diodos schottky fornecem baixa queda de tensão para a frente (< 0.7V@5A )Characteristics of high-speed switch:
PERDA BAIXA: reduz o aquecimento do circuito e melhora a eficiência.
Tempo de recuperação reversa:<10ns, suitable for high-frequency modulation.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn ({2a }transistors-2sc2412-factory.html