通信用光器件要点学习教案

1、会计学1通信通信(tng xn)用光器件要点用光器件要点第一页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页第1页/共75页第二页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页第2页/共75页第三页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第3页/共75页第四页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-1 光电效应光电效应(un din xio yng) 图图4-1 光电效应光电效应(un din xio yng)第4页/共75页第五页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页ghfE第5页/共75页第六页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第6页/共

2、75页第七页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-2 PIN结构结构(jigu) 图图4-2 PIN结构结构(jigu)第7页/共75页第八页，共76页。图图4-2 PIN结构结构(jigu)第8页/共75页第九页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第9页/共75页第十页，共76页。图图4-3 PIN的工作的工作(gngzu)原原理理第10页/共75页第十一页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第11页/共75页第十二页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-4 输出电流输出电流I和反向和反向(fn xin)偏压偏压U的关系的关系 图图4-4 输出电流

3、输出电流I和反向偏压和反向偏压(pin y)U的关的关系系第12页/共75页第十三页，共76页。拉通型（拉通型（RAPD）结构）结构(jigu)第13页/共75页第十四页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第14页/共75页第十五页，共76页。第15页/共75页第十六页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-7 电场电场(din chng)强度分布强度分布 图图4-7 电场强度电场强度(qingd)分布分布第16页/共75页第十七页，共76页。返回返回(fnhu)4.2 光电检测器光电检测器 PINPIN的特性的特性(txng)(txng)参数参数量子量子(lingz)(l

4、ingz)效效率率是指单位时间内输出电子数与输入光子数之比，即是指单位时间内输出电子数与输入光子数之比，即输入的光子数输出的电子数输入的光子数空穴对数生成光电流的电子 上一页上一页 下一下一页页第17页/共75页第十八页，共76页。返回返回(fnhu)4.2 光电检测器光电检测器 上一页上一页下一页下一页响应响应(xing(xingyng)yng)度度PINR-响应度被定义为单位光功率响应度被定义为单位光功率(gngl)(gngl)所产生的电流，即所产生的电流，即平均光功率电流PINR可推导出量子效率与响应度的关系，即可推导出量子效率与响应度的关系，即24.1chehfeRPIN上式表明，上式

5、表明，响应度和量子效率响应度和量子效率与光功率无关，与负载也无关，与光功率无关，与负载也无关，但但与光波长（频率）有关与光波长（频率）有关。响应度的典型值为：。响应度的典型值为：nm800WARPIN/65. 0SI在在 nm1300WARPIN/45. 0。Ge在在第18页/共75页第十九页，共76页。响应响应(xingyng)时间时间（APD特有的）特有的）结论结论：减小耗尽层宽度可以减小渡越时间，从而提高：减小耗尽层宽度可以减小渡越时间，从而提高响应速度，但会降低量子效率，所以要合理选择响应速度，但会降低量子效率，所以要合理选择(xunz)耗尽区宽度，兼顾量子效率和响应速度。耗尽区宽度，

6、兼顾量子效率和响应速度。第19页/共75页第二十页，共76页。第20页/共75页第二十一页，共76页。22 ()thpdpdIe IIBIIB式中，为光生电流，为暗电流， 为噪声带宽24TKTBIRKTR式中 为波尔兹曼常数； 为绝对温度； 为负载的阻抗RKTBBIIeIdpt4)(22第21页/共75页第二十二页，共76页。返回返回(fnhu)4.2 光电检测器光电检测器上一页上一页 APDAPD主要特性参数主要特性参数(cnsh)(cnsh) APD APD的倍增系数。的倍增系数。APDAPD的倍增系数的倍增系数定义定义(dngy)(dngy)为为式中，式中，MI为倍增后的总输出电流的平均

7、值；为倍增后的总输出电流的平均值； pI为初始光电流（没有倍增时的光电流）为初始光电流（没有倍增时的光电流）。 APD的倍增与雪崩有关，即与外加的电压有关，因此的倍增与雪崩有关，即与外加的电压有关，因此是外加电压的函数，是外加电压的函数，如图如图4-84-8所示。所示。 APD的响应度。的响应度。APD的的 响应度响应度APDR定义为定义为 APD的量子效率与的量子效率与PIN的量子效率定义相同。的量子效率定义相同。量子效率与入射的光波长（频率）有关，量子效率与入射的光波长（频率）有关，如图如图4-9所示所示，为硅为硅APD雪崩管的量子效率与波长的关系。雪崩管的量子效率与波长的关系。 GGMP

8、IGI0.APDRR G第22页/共75页第二十三页，共76页。APDAPD的噪声的噪声主要是由于对初始电流的散粒噪声有倍增作用，因主要是由于对初始电流的散粒噪声有倍增作用，因此此(ync)(ync)称为倍增噪声。称为倍增噪声。APDAPD的噪声主要是倍增噪的噪声主要是倍增噪声。声。过剩噪声过剩噪声(zoshng)因子因子F 是雪崩效应的随机性引起噪声是雪崩效应的随机性引起噪声(zoshng)增加的倍增加的倍数数 第23页/共75页第二十四页，共76页。 xFG222xqpIeIB G222xddIeI B G2G F第24页/共75页第二十五页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-8 反向

9、偏压反向偏压(pin y)与倍增系数与倍增系数的关系的关系 图图4-8 反向偏压反向偏压(pin y)与倍增系数的关系与倍增系数的关系第25页/共75页第二十六页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-9 量子效率与波长量子效率与波长(bchng)的关系的关系 图图4-9 量子效率量子效率(xio l)与波长的关系与波长的关系第26页/共75页第二十七页，共76页。m)(1WAnAIdnspFC Si-PIN InGaAs-PIN波长响应波长响应 0.41.0 116响应度响应度 0.4 (0.85m) 0.5（1.31m）暗电流暗电流 0.11 25响应时间响应时间 210 0.21结电容结

10、电容 0.51 12工作电压工作电压 /V 5 15 5 15第27页/共75页第二十八页，共76页。)(1WAnAIdnspFCV/gx Si-APD InGaAs-APD波长响应波长响应 0.41.0 1165响应度响应度 0.5 0.50.7暗电流暗电流 0.11 1020响应时间响应时间 0.20.5 0.10.3结电容结电容 12 0 .5工作电压工作电压 50100 4060倍增因子倍增因子 30100 2030附加噪声指数附加噪声指数 0.30.5 0.50.7nAId第28页/共75页第二十九页，共76页。返回返回(fnhu)上一页上一页第29页/共75页第三十页，共76页。返

11、回返回(fnhu)下一页下一页第30页/共75页第三十一页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第31页/共75页第三十二页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第32页/共75页第三十三页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-10 光纤连接器结构光纤连接器结构(jigu) 图图4-10 光纤连接器结构光纤连接器结构(jigu)第33页/共75页第三十四页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第34页/共75页第三十五页，共76页。返回返回(fnhu)表表4-1 光纤连接器类型光纤连接器类型(lixng) 表表4-1 光纤连接器类型光纤连

12、接器类型(lixng)单通道单通道对接对接套筒套筒/V/V型型槽槽直套管直套管螺丝螺丝多通道多通道透镜透镜锥型锥型锥型套管锥型套管销钉销钉单单/ /多通多通道道其他其他其他其他其他其他弹簧销弹簧销第35页/共75页第三十六页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第36页/共75页第三十七页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第37页/共75页第三十八页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-11 FC型连接器型连接器 图图4-11 FC型连接器型连接器第38页/共75页第三十九页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第39页/共75页第四

13、十页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-12 SC型连接器型连接器 图图4-12 SC型连接器型连接器第40页/共75页第四十一页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第41页/共75页第四十二页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-13 LC型连接器型连接器 图图4-13 LC型连接器型连接器第42页/共75页第四十三页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第43页/共75页第四十四页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-14 ST型光纤连接器型光纤连接器 图图4-14 ST型光纤连接器型光纤连接器第44页/共75页第四十五页，共76页。返回返回(

14、fnhu)图图4-15 DIN47256型光纤连接器型光纤连接器 图图4-15 DIN47256型光纤连接器型光纤连接器第45页/共75页第四十六页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第46页/共75页第四十七页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-16 MT-RJ型连接器型连接器 图图4-16 MT-RJ型连接器型连接器第47页/共75页第四十八页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第48页/共75页第四十九页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-17 端面端面(dunmin)图图 图图4-17 端面端面(dunmin)图图第49页/共75页第五十

15、页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第50页/共75页第五十一页，共76页。返回返回(fnhu)表表4-3 耦合器的分类耦合器的分类(fn li) 表表4-3 耦合器的分类耦合器的分类(fn li)光耦光耦合器合器用途用途分类分类定向耦合器定向耦合器光分波器、光分波器光分波器、光分波器光分支器光分支器星型耦合器星型耦合器透射星型耦合器透射星型耦合器反射星型耦合器反射星型耦合器T T型耦合器型耦合器结构结构分类分类分立元件型分立元件型熔融拉锥型熔融拉锥型平面波导型平面波导型拼接型拼接型激光器件型激光器件型光纤光纤分类分类多模光纤耦合器多模光纤耦合器单模光纤耦合器单模光纤耦合

16、器第51页/共75页第五十二页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第52页/共75页第五十三页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-20 光耦合器光耦合器 图图4-20 光耦合器光耦合器第53页/共75页第五十四页，共76页。返回返回(fnhu)4.2 光无源器件光无源器件(qjin)上一页上一页 (dB) log101441PPA、一般一般(ybn)(ybn)要求要求A A20dB20dB。插入损耗插入损耗COL。插入损耗表示定向耦合器损耗的大小。插入损耗表示定向耦合器损耗的大小。插入损耗等于输出光功率之和与输入光功率之比的分贝值，即插入损耗等于输出光功率之和与输入光功

17、率之比的分贝值，即(dB) log10132PPPLCOCOLCOT一般要求一般要求0.5dB0.5dB 分光比分光比: :各输出端口输出功率与总输出功率的比值各输出端口输出功率与总输出功率的比值下一页下一页第54页/共75页第五十五页，共76页。又可以作光合波器使用。又可以作光合波器使用。n光波分复用器的主要光波分复用器的主要(zhyo)类类型有熔锥光纤型、介质膜干涉型、型有熔锥光纤型、介质膜干涉型、光栅型和波导型四种光栅型和波导型四种返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第55页/共75页第五十六页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-19 光波光波(gungb)分复用器分复用器

18、图图4-19 光波光波(gungb)分复用器分复用器(a)第56页/共75页第五十七页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-19 光波光波(gungb)分解复用器分解复用器 图图4-19 光波光波(gungb)分解复用器分解复用器(b)第57页/共75页第五十八页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第58页/共75页第五十九页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第59页/共75页第六十页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第60页/共75页第六十一页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第61页/共75页第六十二页

19、，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第62页/共75页第六十三页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-18 衰减器的结构衰减器的结构(jigu) 图图4-18 衰减器的结构衰减器的结构(jigu)可调可调旋转旋转光衰光衰减片减片输入光输入光信号信号输出光输出光信号信号透透镜镜透透镜镜第63页/共75页第六十四页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第64页/共75页第六十五页，共76页。返回返回(fnhu)表表4-2 光衰减器技术指标光衰减器技术指标 表表4-2 光衰减器技术指标光衰减器技术指标参数参数技术指标技术指标参数参数技术指标技术指标波长范围波长

20、范围(nm)(nm)40040016251625分辨率分辨率(dB)(dB)0.050.05校准波长校准波长(nm)(nm)13101310、15501550测量精度测量精度(dB)(dB)0 030(30(0.1)0.1)303050(50(0.3)0.3)505060(60(1.0)1.0)测量范围测量范围(dB)(dB)0 06060插入损耗插入损耗(dB)(dB)2.52.5最大输入光功率最大输入光功率(dB)(dB)4040回波损耗回波损耗(dB)(dB)4545光接口光接口FCFC、STST、SCSC功耗功耗(mW)(mW)7070第65页/共75页第六十六页，共76页。返回返回(

21、fnhu)下一页下一页上一页上一页第66页/共75页第六十七页，共76页。返回返回(fnhu)图图4-21 光隔离器光隔离器 图图4-21 光隔离器光隔离器第67页/共75页第六十八页，共76页。返回返回(fnhu)下一页下一页上一页上一页第68页/共75页第六十九页，共76页。返回返回(fnhu)4.2 光无源器件光无源器件(qjin)上一页上一页 下一页下一页ILoPPi4 4）光隔离器的性能指标）光隔离器的性能指标光隔离器的主要性能指标：正向插人损耗、反向光隔离器的主要性能指标：正向插人损耗、反向(fn (fn xin)xin)隔离度、偏振相关损耗及回波损耗。隔离度、偏振相关损耗及回波损

22、耗。-插入损耗定义为输出光功率插入损耗定义为输出光功率与输入光功率与输入光功率之比的分贝值，即之比的分贝值，即ioPPILlg10（4-12）插入损耗的值，一般插入损耗的值，一般1.0dB1.0dB。反向隔离度反向隔离度-用来表征光隔离器对反向传输光的衰减能力用来表征光隔离器对反向传输光的衰减能力。RiRoRPPILlg10 （4-13）-在隔离器输入端测得的返回光功率与输入光功率的比值，即在隔离器输入端测得的返回光功率与输入光功率的比值，即iRiPPRLlg10（4-14） 插入损耗插入损耗第69页/共75页第七十页，共76页。返回返回(fnhu)下一下一页页上一页上一页第70页/共75页第七十一页，共76页。