Quelles sont les utilisations pratiques des diodes dans l'équipement de communication en fibre optique?

一, conduite de la source lumineuse et émission de signal d'éclairage
1. Conversion électro optique des diodes laser semi-conductrices (LDS)
Les diodes laser semi-conductrices (LDS) atteignent la conversion optique Electro - en injectant le courant et sont la source légère principale de la communication à fibre optique. Son principe de travail est basé sur le rayonnement stimulé. Lorsque le courant dépasse un seuil, les paires d'électrons se recombinent et libèrent des photons, formant une sortie laser cohérente. LD a les caractéristiques techniques suivantes:
Largeur de ligne spectrale étroite: largeur spectrale typique de 1 - 5nm, supprimant efficacement l'élargissement des impulsions causée par la dispersion des fibres, soutenant une transmission à grande vitesse supérieure à 10 Gbit / s.
Efficacité de couplage élevée: grâce à un couplage direct ou à une concentration de lentille, l'efficacité de couplage entre LD et la fibre peut atteindre 90%, assurant une injection efficace de puissance optique.
Caractéristique de seuil: le courant pré-biais est nécessaire pour réduire le retard de l'établissement des transporteurs et améliorer le taux de modulation. Par exemple, les lasers DFB ont généralement un courant de seuil de 10-30 mA à une longueur d'onde de 1550 nm.
2. Conception intégrée des composants de la diode laser
Les composants LD modernes intègrent les isolateurs Opto, la surveillance des photodiodes (PDS), des thermistances (RTS) et des refroidisseurs thermoélectriques (TEC) pour former un système de contrôle de boucle - fermé:
Isolateur optique: empêche la lumière réfléchie d'interférer avec la LD et réduit le bruit.
Surveillance PD: Surveillance en temps réel de la puissance de sortie LD, Circuit APC Control (Automatic Power Control Control (APC) Pour garantir la stabilité de la sortie.
TEC Contrôle de la température: maintient la température de fonctionnement de LD par l'effet de Peltier, compense la dérive de température du courant de seuil (valeur typique: le courant de seuil augmente de 1 à 2 fois entre 20 degrés et 50 degrés).
2, Détection et réception du signal optique
1. La conversion photoélectrique des photodiodes à broches
Les photodiodes à broches absorbent les photons à travers une couche de déplétion biaisée inverse, générant des paires de trou d'électrons et créant un photocourant. Ses avantages de base comprennent:
Faible bruit: valeur de courant sombre typique<1nA, suitable for detecting weak light signals.
Réponse spectrale large: les diodes de broches basées sur le silicium - couvrent la plage de longueur d'onde 400 - 1100 nm, tandis que les diodes basées sur l'arséniure (ingaas) peuvent être étendues jusqu'à 1650 nm.
Réponse à grande vitesse: lorsque la capacité de jonction est inférieure à 1pf, la bande passante peut atteindre le niveau GHz et des vitesses de support de plus de 40 Gbit / s.
2. Mécanisme de gain de la photodiode d'avalanche (APD)
APD atteint le gain de courant interne (m =10-100) par l'effet de multiplication de l'avalanche porteuse sous un champ électrique élevé, améliorant considérablement la sensibilité à la réception:
Avantage de sensibilité: à 10 ^ - 12 W Power Optical, le rapport signal - to-nise (SNR) d'APD est 10-20 dB supérieur à celui des diodes de broche.
Trade du bruit - Off: Le processus de multiplication introduit un bruit excessif, et il est nécessaire d'optimiser l'équilibre entre le facteur de multiplication M et le bruit. Par exemple, Ingaas APD a un facteur de bruit excessif typique de f =2-3 à une longueur d'onde de 1550 nm.
3. Applications industrielles des photodiodes en silicium (SI PD)
Prenant l'exemple du S1223-01 SI PD, ses paramètres techniques incluent:
High sensitivity: quantum efficiency>90%, adapté aux environnements de faible luminosité.
Large plage dynamique: réponse linéaire couvrant la puissance optique de -40 dBm à 0 dBm.
Stabilité: dérive de travail à long terme<0.5%/year, meeting industrial grade reliability requirements.
3, Contrôle du système et suppression du bruit
1. Gestion de la puissance des diodes de régulateur de tension
Dans le circuit du pilote LD, une diode de régulateur de tension (tel que ZMM3V3) fournit une tension de référence 3,3 V précise pour garantir la stabilité de la source du courant:
Courant de fuite faible: courant de fuite inversé<2 μ A @ 1V, reducing power consumption.
Haute précision: l'écart de valeur de régulation de tension est inférieur à ± 1%, garantissant la cohérence de la puissance de sortie LD.
2. Protection des surtensions de la diode de suppression transitoire (TVS)
Les diodes TVS (telles que SMF10CA) sont utilisées pour absorber les surtensions de puissance et protéger les LD des pointes de tension:
Réponse rapide: temps de réponse<1ns, clamp voltage<17V.
Endurance élevée: puissance d'impulsion maximale jusqu'à 200W à 10/1000 μs.
3. Rectification et protection des diodes Schottky
Dans les circuits de biais LD, les diodes Schottky fournissent une faible chute de tension vers l'avant (< 0.7V@5A )Characteristics of high-speed switch:
Faible perte: réduit le chauffage du circuit et améliore l'efficacité.
Temps de récupération inversé:<10ns, suitable for high-frequency modulation.
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