Fiber optik iletişim ekipmanlarında diyotların pratik kullanımları nelerdir?

一, ışık kaynağı sürüşü ve ışık sinyali emisyonu
1. Yarıiletken lazer diyotlarının elektro optik dönüşümü (LDS)
Yarı iletken lazer diyotlar (LDS) akımı enjekte ederek elektro - optik dönüşüm elde eder ve fiber optik iletişimin temel ışık kaynağıdır. Çalışma prensibi uyarılmış radyasyona dayanmaktadır. Akım bir eşiği aştığında, elektron deliği çiftleri yeniden birleştirin ve fotonları serbest bırakarak tutarlı lazer çıkışı oluşturur. LD aşağıdaki teknik özelliklere sahiptir:
Dar spektral çizgi genişliği: 1 - 5nm tipik spektral genişliği, fiber dispersiyonunun neden olduğu nabız genişlemesini etkili bir şekilde baskılayarak, 10Gbps'nin üzerinde yüksek hızlı şanzımanı destekler.
Yüksek bağlantı verimliliği: Doğrudan birleştirme veya lens odaklama yoluyla, LD ve fiber arasındaki bağlantı verimliliği%90'a ulaşabilir ve optik gücün verimli enjeksiyonunu sağlar.
Eşik karakteristiği: Taşıyıcı kuruluş gecikmesini azaltmak ve modülasyon oranını artırmak için önyargı akımı gereklidir. Örneğin, DFB lazerleri tipik olarak 1550nm dalga boyunda 10-30mA eşik akımına sahiptir.
2. Lazer diyot bileşenlerinin entegre tasarımı
Modern LD bileşenleri, kapalı - döngü kontrol sistemi oluşturmak için opto izolatörlerini, fotodiyotları (PD'ler), termistörleri (RTS) ve termoelektrik soğutucuları (TEC'ler) izleyerek entegre eder:
Optik İzolatör: Yansıyan ışığın LD'ye müdahale etmesini önler ve gürültüyü azaltır.
PD İzleme: Çıktı stabilitesini sağlamak için LD çıkış gücünün gerçek zamanlı izlenmesi, otomatik güç kontrolü (APC) devresine geri bildirim.
TEC Sıcaklık Kontrolü: Peltier etkisi yoluyla LD çalışma sıcaklığını korur, eşik akımının sıcaklık kaymasını telafi eder (tipik değer: eşik akımı 20 derece ile 50 derece arasında 1-2 artar).
2, optik sinyal algılama ve alım
1. pim fotodiyotlarının fotoelektrik dönüşümü
Pim fotodiyotları, fotonları ters önyargılı bir tükenme tabakasından emer, elektron deliği çiftleri üretir ve bir foto akım oluşturur. Temel avantajları şunları içerir:
Düşük gürültü: tipik karanlık akım değeri<1nA, suitable for detecting weak light signals.
Geniş spektral yanıt: silikon - tabanlı pim diyotları 400 - 1100nm dalga boyu aralığını kaplarken, indiyum galyum arsenid (InGAAS) bazlı diyotlar 1650nm'ye kadar uzatılabilir.
Yüksek Hız Yanıtı: Kavşak kapasitansı 1pf'den az olduğunda, bant genişliği GHz seviyesine ulaşabilir ve 40 Gbps'nin üzerindeki hızları destekleyebilir.
2. Çığ Kazanç Mekanizması Fotodiyot (APD)
APD, yüksek elektrik alanı altında taşıyıcı çığ çarpma etkisi yoluyla dahili akım kazancı (m =10-100) elde eder ve alıcı hassasiyeti önemli ölçüde artırır:
Duyarlılık Avantajı: 10 ^ - 12 W optik güçte, APD'nin - ila gürültü oranı (SNR) sinyali pin diyotlarından 10-20dB daha yüksektir.
Gürültü ticareti - Kapalı: Çarpma işlemi aşırı gürültü getirir ve çarpma faktörü M ve gürültü arasındaki dengeyi optimize etmek gerekir. Örneğin, InGAAS APD, 1550nm dalga boyunda tipik bir aşırı gürültü faktörüne F =2-3 vardır.
3. Silikon Fotodiyotların Endüstriyel Uygulamaları (SI PD)
S1223-01 SI PD'yi örnek olarak alarak, teknik parametreleri şunları içerir:
High sensitivity: quantum efficiency>%90, düşük hafif ortamlar için uygun.
Geniş dinamik aralık: -40dbm'den 0dbm'ye kadar optik gücü kapsayan doğrusal yanıt.
İstikrar: Uzun süreli çalışma sürüklenmesi<0.5%/year, meeting industrial grade reliability requirements.
3, sistem kontrolü ve gürültü bastırma
1. Voltaj regülatör diyotlarının güç yönetimi
LD sürücü devresinde, bir voltaj regülatör diyotu (ZMM3V3 gibi), akım kaynak stabilitesini sağlamak için doğru bir 3.3V referans voltajı sağlar:
Düşük Sızıntı Akımı: Ters Sızıntı Akımı<2 μ A @ 1V, reducing power consumption.
Yüksek hassasiyet: Voltaj regülasyon değeri sapması ±%1'den azdır ve LD çıkış gücünün tutarlılığını sağlar.
2. Geçici Bastırma Diyotunun Dalgalanma Koruması (TV'ler)
TV'ler (SMF10CA gibi) güç dalgalanmalarını emmek ve LD'leri voltaj ani artışlardan korumak için kullanılır:
Hızlı yanıt: yanıt süresi<1ns, clamp voltage<17V.
Yüksek Güç Dayanıklılık: 200W@10 /1000μs'ye kadar pik darbe gücü.
3. Schottky diyotlarının düzeltilmesi ve korunması
LD Bias devrelerinde, Schottky diyotları düşük ileri voltaj düşüşü sağlar (< 0.7V@5A )Characteristics of high-speed switch:
Düşük kayıp: Devre ısıtmayı azaltır ve verimliliği artırır.
Ters iyileşme süresi:<10ns, suitable for high-frequency modulation.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn