Quali sono gli usi pratici dei diodi nelle apparecchiature di comunicazione in fibra ottica?

一, guida alla fonte della luce ed emissione del segnale luminoso
1. Conversione elettro ottica di diodi laser a semiconduttore (LDS)
I diodes laser a semiconduttore (LDS) ottengono la conversione ottica elettronica - iniettando la corrente e sono la fonte di luce principale della comunicazione in fibra ottica. Il suo principio di lavoro si basa su radiazioni stimolate. Quando la corrente supera una soglia, le coppie di fori di elettroni si ricombinano e rilasciano fotoni, formando un'uscita laser coerente. LD ha le seguenti caratteristiche tecniche:
Larghezza della linea spettrale stretta: larghezza spettrale tipica di 1 - 5nm, sopprimendo efficacemente l'ampliamento dell'impulso causato dalla dispersione di fibre, a supporto della trasmissione ad alta velocità superiore a 10 Gbps.
Elevata efficienza di accoppiamento: attraverso l'accoppiamento diretto o la messa a fuoco delle lenti, l'efficienza di accoppiamento tra LD e fibra può raggiungere il 90%, garantendo un'iniezione efficiente di energia ottica.
Caratteristica della soglia: è necessaria la corrente di pregiudizio per ridurre il ritardo dello stabilimento del vettore e migliorare il tasso di modulazione. Ad esempio, i laser DFB hanno in genere una corrente di soglia di 10-30 mA a una lunghezza d'onda di 1550 nm.
2. Progettazione integrata di componenti di diodi laser
I moderni componenti LD integrano isolatori OPTO, fotodiodi di monitoraggio (PDS), termistori (RT) e dispositivi termoelettrici (TECS) per formare un sistema di controllo del loop - chiuso:
Isolatore ottico: impedisce alla luce riflessa di interferire con LD e riduce il rumore.
Monitoraggio del PD: monitoraggio in tempo reale della potenza di uscita LD, feedback al circuito APC (Automatic Power Control) per garantire la stabilità di uscita.
Controllo della temperatura TEC: mantiene la temperatura operativa LD attraverso l'effetto Peltier, compensa la deriva della temperatura della corrente di soglia (valore tipico: la corrente di soglia aumenta di 1-2 volte tra 20 gradi e 50 gradi).
2, Rilevamento e ricezione del segnale ottico
1. La conversione fotoelettrica dei fotodiodi a spillo
I fotodiodi a spillo assorbono i fotoni attraverso uno strato di esaurimento distorto inverso, generando coppie di fori di elettroni e creando una fotocorrente. I suoi vantaggi fondamentali includono:
Rumore basso: valore tipico della corrente scura<1nA, suitable for detecting weak light signals.
Risposta spettrale ampia: silicio - diodi pin basati su coprono l'intervallo di lunghezza d'onda 400 - 1100nm, mentre i diodi basati su arsenide di gallio indio (Ingaas) possono essere estesi fino a 1650nm.
Risposta ad alta velocità: quando la capacità di giunzione è inferiore a 1 pf, la larghezza di banda può raggiungere il livello GHZ e velocità di supporto di oltre 40 Gbps.
2. Gain Meccanismo di Avalanche Photodiode (APD)
APD raggiunge il guadagno di corrente interna (m =10-100) attraverso l'effetto di moltiplicazione delle valanghe del vettore in un alto campo elettrico, migliorando significativamente la sensibilità di ricezione:
Vantaggio della sensibilità: a 10 ^ - 12 W Potenza ottica, il segnale - Rapporto to-Noise (SNR) di APD è 10-20db più alto di quello dei diodi PIN.
Rumore Trade - Off: il processo di moltiplicazione introduce il rumore in eccesso ed è necessario ottimizzare l'equilibrio tra il fattore di moltiplicazione M e il rumore. Ad esempio, Ingaas APD ha un tipico fattore di rumore in eccesso di f =2-3 a una lunghezza d'onda di 1550nm.
3. Applicazioni industriali di fotodiodi di silicio (SI PD)
Prendendo come esempio l'S1223-01 SI PD, i suoi parametri tecnici includono:
High sensitivity: quantum efficiency>90%, adatto per ambienti in condizioni di scarsa illuminazione.
Ampia gamma dinamica: risposta lineare che copre la potenza ottica da -40dbm a 0dbm.
Stabilità: deriva di lavoro a lungo termine<0.5%/year, meeting industrial grade reliability requirements.
3, controllo del sistema e soppressione del rumore
1. Gestione dell'alimentazione dei diodi del regolatore di tensione
Nel circuito del driver LD, un diodo del regolatore di tensione (come ZMM3V3) fornisce una tensione di riferimento accurata di 3,3 V per garantire la stabilità della sorgente di corrente:
Corrente di dispersione bassa: corrente di perdita inversa<2 μ A @ 1V, reducing power consumption.
Alta precisione: la deviazione del valore della regolazione della tensione è inferiore a ± 1%, garantendo la coerenza della potenza di uscita LD.
2. Protezione da sovratensione del diodo di soppressione transitoria (TVS)
I diodi TVS (come SMF10CA) vengono utilizzati per assorbire le aspre di potenza e proteggere LD da picchi di tensione:
Risposta rapida: tempo di risposta<1ns, clamp voltage<17V.
Resistenza ad alta potenza: potenza di picco di impulsi fino a 200 W@10 /1000μs.
3. Rettifica e protezione dei diodi Schottky
Nei circuiti di bias LD, i diodi Schottky forniscono una bassa goccia di tensione in avanti (< 0.7V@5A )Characteristics of high-speed switch:
LASSA LASSA: riduce il riscaldamento del circuito e migliora l'efficienza.
Tempo di recupero inverso:<10ns, suitable for high-frequency modulation.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn{{ <2}}transistors-2sc2412-factory.html