有源光器件
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有源光器件的结构和封装目录1有源光器件的分类 ........................................................................................错误!未指定书签。
2有源光器件的封装结构 .................................................................................错误!未指定书签。
2.1光发送器件的封装结构 ...........................................................................错误!未指定书签。
2.1.1同轴型光发送器件的封装结构 ..........................................................错误!未指定书签。
2.1.2蝶形光发送器件的封装结构..............................................................错误!未指定书签。
2.2光接收器件的封装结构 ...........................................................................错误!未指定书签。
2.2.1同轴型光接收器件的封装结构 ..........................................................错误!未指定书签。
2.2.2蝶形光接收器件的封装结构..............................................................错误!未指定书签。
2.3光收发一体模块的封装结构....................................................................错误!未指定书签。
光有源器件100131320 朱丹摘要:光有源器件是光纤通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件,是光传输系统的心脏。
将电信号转换成光信号的器件称为光源,主要有半导体发光二极管(LED)和激光二极管(LD)。
将光信号转换成电信号的器件称为光检测器,主要有光电二极管(PIN)和雪崩光电二极管(APD)。
光纤放大器成为光有源器件的新秀,当前大量应用的是掺铒光纤放大器(EDFA),很有应用前景的是拉曼光放大器。
关键词:信息科学光波光纤通信技术综述光有源器件属于光纤通信技术的组成部分。
光导纤维通信就是利用光导纤维传输信号,以实现信息传递的一种通信方式。
光导纤维通信简称光纤通信。
可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。
实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。
光有源器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件,是光传输系统的心脏。
将电信号转换成光信号的器件称为光源,主要有半导体发光二极管(LED)和激光二极管(LD)。
将光信号转换成电信号的器件称为光检测器,主要有光电二极管(PIN)和雪崩光电二极管(APD)。
近年来,光纤放大器成为光有源器件的新秀,当前大量应用的是掺铒光纤放大器(EDFA),正在研究并很有应用前景的是拉曼光放大器。
原理光纤由纤芯,包层和涂层组成,内芯一般为几十微米或几微米,比一根头发丝还细;中间层称为包层,通过纤芯和包层的折射率不同,从而实现光信号在纤芯内的全反射也就是光信号的传输;涂层的作用就是增加光纤的韧性保护光纤。
光源可分为:1.天然光源(如太阳、火焰、闪电、萤火虫等)2.人造光源(如点燃的蜡烛、发光的电灯、激光束等)注意:有些物体,比如月亮,本身并不发光,而是反射太阳光才被人看见的,所以月亮不是光源。
而人造光源一定要是正在发光的物体。
物理学上指能发出一定波长范围的电磁波(包括可见光与紫外线、红外线和X光线等不可见光)的物体。
光有源器件光有源器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件,是光传输系统的心脏。
将电信号转换成光信号的器件称为光源,主要有半导体发光二极管(LED)和激光二极管(LD)。
将光信号转换成电信号的器件称为光检测器,主要有光电二极管(PIN)和雪崩光电二极管(APD)。
光纤放大器成为光有源器件的新秀,当前大量应用的是掺铒光纤放大器(EDFA),很有应用前景的是拉曼光放大器。
半导体激光二极管(LD)即半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器,由于物质结构上的差异,产生激光的具体过程比较特殊。
常用材料有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
半导体激光器件,可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。
同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件,而双异质结激光器室温时可实现连续工作。
半导体激光器工作原理是激励方式,利用半导体物质(电子)在能带间跃迁发光,用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜,组成谐振腔,使光振荡、反馈、产生光的辐射放大,输出激光。
半导体激光器的特性有封装技术、驱动电流、输出功率、峰值波长和光谱宽度等。
半导体激光器封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。
一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。
而半导体激光器封装则是为了隔绝环境,避免损害,保证清洁;为器件提供合适的外引线;提高机械强度,抵抗恶劣环境;提高光学性能。
通常情况下,半导体激光器的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃,光谱宽度随之增加,影响颜色鲜艳度。
另外,当正向电流流经pn结,发热性损耗使结区产生温升,在室温附近,温度每升高1℃,半导体激光器的发光强度会相应地减少1%左右,封装散热;时保持色纯度与发光强度非常重要,以往多采用减少其驱动电流的办法,降低结温,多数半导体激光器的驱动电流限制在20mA左右。
光器件
光器件是光通信系统中的关键,功能包括发送接收,波分复用,增益放大,开关交换,系统管理等,分为有源器件和无源器件。
1.光有源器件
光有源器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件,需要外加能源驱动工作,是光传输系统的心脏。
包括:半导体光源(LD,LED,DFB,QW,S QW,VCSEL);半导体光探测器(PD,PIN,APD);光纤激光器(OFL:单波长、多波长);光放大器(SOA、EDFA);光调制器(EA)等。
光源器件:光纤通信设备的核心,其作用是将电信号转换成光信号送入光纤。
光纤通信中常用的光源器件主要有,半导体激光器(LD)和半导体发光二级管(LED)。
半导体光电检测器:是将光信号转换成电信号的器件,主要有光电二极管(PIN)和雪崩光电二极管(APD)。
光放大器:近年来,光纤放大器成为光有源器件的新秀,当前大量应用的是掺铒光纤放大器(EDFA),此外,还有很有应用前景的拉曼光放大器。
2.光无源器件
无源器件是光通信系统中需要消耗一定的能量、具有一定功能而没有光—电或电—光转换的器件,不需要外加能源驱动工作。
包括光纤连接器、光纤耦合器、波分复用器、光开关、光滤波器、光衰减器、光隔离器与环形器等,是光传输系统的关节。
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浅谈光纤通信有源器件与无源器件任课教师学院班级姓名学号日期2016年05月18日目录1 引言 (1)2光有源器件 (1)2.1 光有源器件简介 (1)2.2 光纤激光器 (1)2.3光纤放大器 (3)2.4 全光波长变换器 (4)2.5光检测器 (4)3 光无源器件 (5)3.1 光无源器件简介 (5)3.2 光纤活动连接器 (6)3.3 跳线 (6)3.4 转换器 (7)3.5 变换器 (8)3.6光纤活动连接器的表征指标 (9)3.6.1插入损耗 (9)3.6.2回波损耗 (9)3.6.3重复性 (10)3.6.4互换性 (10)3.7光分路器 (10)3.8光衰减器 (12)3.9光隔离器 (14)3.10光开关 (15)3.11波分复用器 (15)3.12光接头盒、光配线箱、光终端盒 (15)结语 (16)参考文献 (16)1引言在光纤通讯行业,光纤系统中所用到的各种器件称为光器件。
而光器件简单来说分为有源光器件与无源光器件两种。
有源光器件也称光有源器件,无源光器件也称光无源器件。
光有源和无源器件都有如下产品:●有源光器件:定义是在光通信系统中能产生或接收光信号的器件。
可以简单的认为有源光器件是需要接上电源才能工作的。
比如:光纤收发器("纤亿通"自主生产),光接收机,光源,光端机,光功率计等。
●无源光器件:定义是在光通信系统中不能产生或接收光信号的器件。
可以简单的认为无源光器件是不需要接上电源就能够工作的。
比如:光纤连接器,光纤适配器,光纤衰减器,光纤终结器,密集波分复用器(DWDM),粗波分复用器(CWDM),光纤耦合器,光开光,光纤准直器,光隔离器,平面波导光分路器(PLCS)等等。
2光有源器件2.1光有源器件简介光有源器件是光纤通信重要的核心器件之一,受到人们普遍的重视和关注。
目前光纤通信领域应用的光有源器件主要有光源(量子阱激光器(QWLD),垂直腔面发射激光器(VCSEI.),量子点激光器(QDI,D)、多波长激光器等),光探测器(光电子二极管(PD)、雪崩光电二极管(APD)等),光调制器(妮酸锉(LiNb03)调制器等。
有源光器件的结构和封装一、激光器激光器是一种能够产生高强度、高方向性、高单色性的激光光源。
它由半导体材料和外部光学元件组成。
1.半导体材料激光器的核心部件是半导体材料。
通常使用的是Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,如GaAs、InP等。
在半导体材料中,通过掺杂和外加电场的作用,形成电子和空穴的超额载流子。
当外加电场作用下,载流子在电磁波的作用下发生跃迁放出光子。
2.外部光学元件外部光学元件主要包括半导体激光器的波导结构和反射镜等。
波导结构是光从激光器核心区域传输到边界进行输出的通道。
而反射镜则用于提供光的反射,形成光的干涉条件,使得光可以在材料中来回反射,形成激光。
3.封装激光器的封装主要是为了保护激光器的结构和防止光的泄漏。
目前常用的封装结构有普通封装和集成封装两种形式。
普通封装采用金属壳体、光纤套管等材料进行封装,而集成封装则将激光器集成到电路板上,使得激光器的体积更小、性能更稳定。
二、光电二极管光电二极管是一种能够将光能转换为电能的器件,也称为载流子光二极管。
它由半导体材料和外部电路组成。
1.半导体材料光电二极管也使用半导体材料作为其核心部件。
通常使用的是Ⅲ-Ⅴ族或Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,如Si、InGaAs等。
当光照射到半导体材料上时,能量激发了材料中的载流子,形成电流。
2.外部电路光电二极管需要外部电路进行电流的放大和信号的处理。
一般来说,光电二极管需要接在一个放大器电路上,通过放大器电路对光电二极管输出信号进行放大,从而得到有效的电信号。
3.封装光电二极管的封装主要是为了保护器件不受环境的影响,并方便其与其他器件的连接。
常见的封装形式有TO封装、SMD封装、COB封装等。
其中TO封装是将光电二极管连接到一个金属壳体中,以保护器件并方便安装。
总结:有源光器件的结构和封装主要包括激光器和光电二极管。
激光器的结构由半导体材料和外部光学元件组成,封装形式主要有普通封装和集成封装。
而光电二极管由半导体材料和外部电路组成,封装形式主要有TO封装、SMD封装、COB封装等。
光器件:分为有源器件和无源器件,简单地讲就是需能(电)源的器件叫有源器件Active Device,无需能(电)源的器件就是无源器件Passive Device。
有源器件一般用来信号放大、变换等,无源器件用来进行信号传输,或者通过方向性进行“信号放大”。
容、阻、感都是无源器件,IC、模块等都是有源器件。
(通俗的说就是需要电源才能显示其特性的就是有源元件,如三极管。
而不用电源就能显示其特性的就叫无源元件)无源器件的定义如果电子元器件工作时,其内部没有任何形式的电源,则这种器件叫做无源器件。
从电路性质上看,无源器件有两个基本特点:(1)自身或消耗电能,或把电能转变为不同形式的其他能量。
(2)只需输入信号,不需要外加电源就能正常工作。
有源器件的定义如果电子元器件工作时,其内部有电源存在,则这种器件叫做有源器件。
从电路性质上看,有源器件有两个基本特点:(1)自身也消耗电能。
(2)除了输入信号外,还必须要有外加电源才可以正常工作。
光有源器件是光通信系统中需要外加能源驱动工作的可以将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的光电子器件,是光传输系统的心脏。
光纤放大器成为光有源器件的新秀,当前大量应用的是掺铒光纤放大器(EDFA),正在研究并很有应用前景的是拉曼光放大器。
无源器件:电路器件:蜂鸣器(Buzzer)、电容(Capacitor)、理想二极管(Diode)、电阻器(Resistor)、电感(Inductor)、按键(Key)、无源滤波器(Passive Filter)、排阻(Resistor Arrays)、继电器(Relay)、变压器(Transformer)、扬声器(Speaker)、开关(Switch)等。
连接器件:连接器(Connector)、电线电缆(Wire)、光纤(Optical Fiber)、印刷电路板(PCB)、插座(Socket)等。
有源器件:分立器件:LED二极管(LED)、三极管(Transistor)、场效应管(Field Effective Transistor,FET)、可控硅(SCR)等。
有源光器件的结构和封装目录1有源光器件的分类 (5)2有源光器件的封装结构 (5)2.1光发送器件的封装结构 (6)2.1.1同轴型光发送器件的封装结构 (7)2.1.2蝶形光发送器件的封装结构 (7)2.2光接收器件的封装结构 (8)2.2.1同轴型光接收器件的封装结构 (8)2.2.2蝶形光接收器件的封装结构 (9)2.3光收发一体模块的封装结构 (9)2.3.11×9和2×9大封装光收发一体模块 (9)2.3.2GBIC(Gigabit Interface Converter)光收发一体模块 (10)2.3.3SFF(Small Form Factor)小封装光收发一体模块 (11)2.3.4SFP(Small Form Factor Pluggable)小型可插拔式光收发一体模块 (12)2.3.5光收发模块的子部件 (12)3有源光器件的外壳 (14)3.1机械及环境保护 (14)3.2热传递 (14)3.3电通路 (15)3.3.1玻璃密封引脚 (15)3.3.2单层陶瓷 (15)3.3.3多层陶瓷 (16)3.3.4同轴连接器 (16)3.4光通路 (17)3.5几种封装外壳的制作工艺和电特性实例 (18)3.5.1小型双列直插封装(MiniDIL) (18)3.5.2多层陶瓷蝶形封装(Multilayer ceramic butterfly type packages) (19)3.5.3射频连接器型封装 (20)4有源光器件的耦合和对准 (20)4.1耦合方式 (20)4.1.1直接耦合 (21)4.1.2透镜耦合 (22)4.2对准技术 (22)4.2.1同轴型器件的对准 (22)4.2.2双透镜系统的对准 (23)4.2.3直接耦合的对准 (23)5有源光器件的其它组件/子装配 (23)5.1透镜 (23)5.2热电制冷器(TEC) (24)5.3底座 (25)5.4激光器管芯和背光管组件 (25)6有源光器件的封装材料 (26)6.1胶 (26)6.2焊锡 (27)6.3搪瓷或低温玻璃 (27)6.4铜焊 (28)7附录:参考资料清单 (28)有源光器件的结构和封装关键词:有源光器件、材料、封装摘要:本文对光发送器件、光接收器件以及光收发一体模块等有源光器件的封装类型、材料、结构和电特性等各个方面进行了研究,给出了详细研究结果。