Koje su praktične uporabe dioda u opremi za optičku komunikaciju?

一, vožnja izvora svjetlosti i emisija laganog signala
1. Elektro optička pretvorba poluvodičkih laserskih dioda (LDS)
Poluvodičke laserske diode (LDS) postižu elektro - optičku pretvorbu ubrizgavanjem struje i jezgra je osnovna svjetlost izvor optičke komunikacije. Njegov princip rada temelji se na stimuliranom zračenju. Kad struja premaši prag, rupa za elektron spaja rekombinirane i oslobađaju fotone, formirajući koherentni laserski izlaz. LD ima sljedeće tehničke karakteristike:
Širina uske spektralne linije: tipična spektralna širina od 1 {- 5nm, učinkovito suzbijanje širenja impulsa uzrokovano disperzijom vlakana, podržavajući prijenos velike brzine iznad 10 Gbps.
Visoka učinkovitost spajanja: Kroz izravno spajanje ili fokusiranje leća, učinkovitost spajanja između LD i vlakana može doseći 90%, osiguravajući učinkovito ubrizgavanje optičke snage.
Karakteristika praga: potrebna je struja prije pristranosti kako bi se smanjila kašnjenje u uspostavljanju nosača i poboljšala brzinu modulacije. Na primjer, DFB laseri obično imaju prag struju od 10-30mA na valnoj duljini od 1550 nm.
2. Integrirani dizajn komponenti laserske diode
Suvremene LD komponente integriraju opto izolatore, praćenje fotodioda (PDS), termistora (RTS) i termoelektričnih hladnjaka (TECS) da bi formirali zatvoreni - sustav upravljanja petlja:
Optički izolator: Sprječava da se odbijeno svjetlo ometa s LD -om i smanjuje buku.
Nadgledanje PD: Praćenje u stvarnom vremenu LD izlazne snage, povratne informacije u krug automatske kontrole napajanja (APC) kako bi se osigurala izlazna stabilnost.
TEC kontrola temperature: Održava LD radnu temperaturu kroz Peltier efekt, nadoknađuje temperaturno pomicanje struje praga (tipična vrijednost: struja praga povećava se za 1-2 puta između 20 i 50 stupnjeva).
2, Otkrivanje i prijem optičkog signala
1. fotoelektrična pretvorba PIN fotodioda
PIN fotodiode apsorbiraju fotone kroz obrnuti pristrani sloj iscrpljivanja, generirajući parove rupe za elektron i stvarajući fototok. Njegove temeljne prednosti uključuju:
Niska buka: tipična vrijednost tamne struje<1nA, suitable for detecting weak light signals.
Široki spektralni odgovor: Silicon - PIN diode pokrivaju 400 - 1100NM raspona valne duljine, dok se diode zasnovane na Indium Galium (IngaAS) mogu produžiti do 1650 nm.
Odziv velike brzine: Kada je kapacitet spoja manji od 1pf, propusna širina može dostići razinu GHz i podržavati brzinu od preko 40 GBps.
2. Mehanizam dobitka lavine fotodioda (APD)
APD postiže unutarnju struju (m {=10-100) kroz efekt množenja lavina nosača pod visokim električnim poljem, značajno poboljšavajući osjetljivost primanja:
Prednost osjetljivosti: pri 10 ^ - 12 W Optička snaga, signal - omjer do šuma (SNR) APD-a je 10-20db veći od onog PIN dioda.
Trgovina bukom - OFF: Postupak množenja unosi višak buke, a potrebno je optimizirati ravnotežu između faktora množenja M i buke. Na primjer, Ingaas APD ima tipičan faktor viška buke od f =2-3 na valnoj duljini od 1550Nm.
3. Industrijska primjena silicijskih fotodioda (SI PD)
Uzimajući S1223-01 SI PD kao primjer, njegovi tehnički parametri uključuju:
High sensitivity: quantum efficiency>90%, pogodno za okruženje slabog svjetla.
Široki dinamički raspon: linearni odgovor koji pokriva optičku snagu od -40dbm do 0dbm.
Stabilnost: dugoročni radni odljev<0.5%/year, meeting industrial grade reliability requirements.
3, kontrola sustava i suzbijanje buke
1. Upravljanje napajanjem dioda regulatora napona
U LD upravljačkom krugu, dioda regulatora napona (poput ZMM3V3) daje točan referentni napon od 3.3V kako bi se osigurala stabilnost izvora struje:
Struja niskog propuštanja: struja obrnutog curenja<2 μ A @ 1V, reducing power consumption.
Visoka preciznost: Odstupanje vrijednosti napona je manja od ± 1%, što osigurava konzistentnost izlazne snage LD.
2. Zaštita prenapone prolazne suzbijačke diode (TVS)
TVS diode (poput SMF10CA) koriste se za apsorbiranje udara u napajanju i zaštitu LDS -a od naponskih šiljaka:
Brzi odgovor: vrijeme odziva<1ns, clamp voltage<17V.
Izdržljivost velike snage: vršna snaga impulsa do 200w@10 /1000 μs.
3. Ispravljanje i zaštita Schottkyja dioda
U krugovima LD pristranosti, Schottky diode pružaju nizak pad napona prema naprijed (< 0.7V@5A )Characteristics of high-speed switch:
Nizak gubitak: smanjuje grijanje kruga i poboljšava učinkovitost.
Obrnuto vrijeme oporavka:<10ns, suitable for high-frequency modulation.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn ((22.