《光纤原理》之光缆、有源器件、无源器件

光纤的常用指标:

损耗、色散、带宽。

损耗的测量方法有剪断法、后向散射法;色散的测量方法有相位法;带宽常用扫描法。

以上测量方法均有公式可参考,需要用到一些光学仪器

光缆

光缆用来保护光纤,需要进行两次覆盖,第一次覆盖有紧套、松套、带状,按结构分有中心式、骨架式、带状式

光纤传输系统

一般有有源器件(光源、光纤、光检测器)和无源器件(光连接器、光耦合器、光隔离器、光调制器、光开关)

光源

光源有LD、分布式反馈激光器、Led

基本原理:电子的跃迁(导带和价带),有受激吸收、自发辐射、受激辐射

PN结由于掺杂粒子产生扩散运动,逐渐形成内电场,从而引发漂移运动,当两种运动平衡,在结平面形成耗尽层,此时,外加正向电压,产生新的电子-空穴对,在运动中,电子跃迁,发光

为了得到良好的激光,需要加反射镜,构成谐振腔,常用的LD激光器由三种不同的半导体构成,两端限制层,中间有源层;分布式反馈激光器采用光栅来选择光波;Led发光二极管没有反射镜

驱动电流和温度

光检测器

pin光电二极管、雪崩光电二极管

基本原理:光电效应,PN结的耗尽层受到光照,产生新的电子-空穴对,而后漂移形成电流

为了克服光电转换率和响应速度的矛盾,研制了pin光电二极管,在PN结之间加了一层较厚的本征层,用以产生电子-空穴对

雪崩光电二极管,利用了PN结的反向击穿特性,效果较好,但外置电路复杂

量子效率、光谱特性、响应时间、频率特性

光连接器

用以连接光纤,可连接多条光纤

光耦合器

用来把几路光纤信号合成另外几路,按功能有T型、星型、定向、波分复用;按材料有光纤、微结构、波导

耦合比、插入损耗、隔离度

光隔离器

用来阻止反射光对光源产生影响,利用光的谐振态,通过旋转来实现

光调制器

外调制,改变光电晶体的折射率

光开关

机械(电磁铁和步进电机)和固体

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