光电器件

发布时间：2022-08-18 10:09
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：3604

    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，在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的不源是保证光纤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。

光电器件组成

    1.光敏电阻

    制作光电传感器用到最多的当属光敏电阻,光敏电阻在无光照的情况下电阻值比较高,当它受到光照的情况下,阻值下降很多,导电性能明显加强.光敏电阻的主要参数有暗电阻,暗电流,与之对应的是亮电阻,亮电流.它们分别是在有光和无光条件下的所测的数值.亮电阻与暗电阻差值越大越好.在选择光敏电阻的时候还要注意它的光照特性,光谱特性.

    2.光电二极管

    光电二极管在无光照的条件下,其工作在截至状态,跟一般的二极管特性差不多,都具有单向导通性能.当受到光照时,PN区载流子浓度大大增加,载流子流动形成光电流.

    3.光电三极管

    光电三极管跟普通三极管的区别在于发射极的尺寸做得比较小,当光照的时候光电流差不多等于普通三极管的基极电流,光电三极管与光电二极管相比,灵敏更高.

    4.光电池

    实际当中用得比较多的光电池是硅光电池.它能够把光能直接转化成为电能.光电池的一个重要特点是短路时的电流与光照基本成线性比例.在运用中一般选择负载电阻很小.负载电阻越小,线形度愈好.

    5.光电管

    光电管一般分为真空光电管和充气光电管.充气光电管一般充氩气或氩氖混合气体,它们都属于惰性气体且原子量比较小.充气光电管不足的地方在于灵敏度衰减快.

    6.光电倍增管

    光电倍增管主要由阴极室跟二次发射倍增系统构成.光电倍增管的光电特性在光通量小的时候呈线性关系.由于光电倍增管暗电流的存在,限定了其测量时的最小范围.

光电器件类型

    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。

光电器件应用

    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。

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