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光电器件 更新时间:2011-05-29 08:10

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光电器件是将光信号的变化转换为电信号的一种器件,它是构成光电式传感器最主要的部件。光电器件工作的物理基础是光电效应,光电效应分为外光电效应和内光电效应。

光电器件的概述

  • 光电器件分为发光器件和光探测器两大类,发光器件是把电信号变成光信号的器件,在通信可靠工作的关键。光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面:首先,光源发光的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内,要求材料色散较小。其次,光源输出功率必须足够大,入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。第三,光源庆具有高度可靠性,工作寿命至少在10万小时以上才能满足光纤通信工程的需要。第四,光源的输出光谱不能太宽以利于传高速脉冲。第五,光源应便于调制,调制速率应能适应系统的要求。第六,电-光转换效率不应太低,否则会导致器件严重发热和缩短寿命。第七,光源应省电,光源的体积、重量不应太大。
    光探测器则是将光信号转换为电信号的光电子器件,作为光通信系统用的光探测器需要满足以下要求:首先,其响应波长范围要与光纤通信的低衰耗窗口匹配,第二,具有很高的量子效率和响应度,第三,具有很高的响应速度,第四,具有高度的可靠性。

光电器件的类型

  • 1  半导体发光器件
    半导体发光器件有三大类:发光管、FP激光器、DBF激光器,下面分别介绍三类器件的特点:
    发光管(LED)
    未经谐振输出,发非相干光的半导体发光器件称为发光管。发光管的特点:输出光功率低、发散角大、光谱宽、调制速率低、价格低廉,适合于短距离通信。
    FP激光器
    FP激光器是以FP腔为谐振腔,发出多纵模相干光的半导体发光器件。这类器件的特点;输出光功率大、发散角较小、光谱较窄、调制速率高,适合于较长距离通信。
    DFB激光器
    DFB激光器是在FP激光器的基础上采用光栅虑光器件使器件只有一个纵模输出,此类器件的特点:输出光功率大、发散角较小、光谱极窄、调制速率高,适合于长距离通信。
    2  光电检测器件
    光电检测器是将光信号转变为电信号的器件,光纤通信系统中使用2类光电检测器,即光电二极(PIN)管和雪崩光电二极管(APD)。
    PIN探测器
    PIN探测器是在普通光电二极管的基础上加入一层耗尽层的器件,它具有量子效率高、暗电流低、响应速度高、工作偏压低、不具有倍增效应的特点。

各种光电器件的应用

  • FP激光器的应用
    由于受1310nm通信窗口的光缆衰耗和1550nm通信窗口的光缆色散限制,此类激光器用于传输距离小于50km的场合。主要是1310nm的工作波长。
    DBF激光器的应用
    这类激光器具有光谱窄特性,在1550nm低衰耗特性窗口受色散限制的距离为70~120km,由于目前激光器制造工艺正在不断发展,此类激光器的受色散限制的距离有可能达到170~200km。此类激光器与光放大器配合使用目前能实现120km以内的无中继传输。
    EA-DFB激光器应用
    EA-DFB激光器不直接对激光器进行调制,使激光器的啁秋效应大大降低,此类激光器受色散限制的距离为300~1000km。此类激光器与光放大器结合使用,能实现200km无中继传输,300~1000km无电中继传输。
    PIN探测器
    PIN探测器由于没有倍增效应,其响应度较小,主要用于155/622Mb/s系统。
    APD探测器
    APD探测器具有倍增效应和较高的效应速度,用于2.5Gb/s设备上。

光电器件使用注意事项

  • 防静电
    目前光纤通信设备中的光电器件均为异质结器件,其反向击穿电压都很低,极易被人体静电击穿或击伤,造成器件立即损耗或寿命减少。因此在使用过程一定要十分注意防静电。
    注意避免折断尾纤
    设备中使用的光电器件多数是带尾纤输出的类型,器件尾纤是采用0.9mm直径的套塑光纤,十分脆弱。在使用过程中如果不小心很容易将尾纤折断,造成器件完全无法使用。
    注意清洁
    光电器件的光纤连接器是器件与外界的光接口。如果光纤连接器被污染,则会明显增加连接衰耗,造成发光器件的输出光功率明显低于器件额定值,接收器件灵敏度明显降低,使设备的光口指标变坏,严重影响设备的整体性能。

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