Các loại giao diện khác nhau của điốt Laser sợi quang là gì?

Điốt laser kết hợp sợi quang-là xương sống của hệ thống quang tử hiện đại - từ bộ thu phát viễn thông 1310 nm đến laser bơm 976 nm cho bộ khuếch đại sợi quang và nguồn LiDAR 1550 nm.

Việc chọn giao diện chính xác bao gồm hai lĩnh vực độc lập nhưng quan trọng như nhau:

Giao diện quang học– đầu nối sợi xác định hiệu quả ghép nối, suy hao chèn và khả năng phản xạ ngược-.

Giao diện điện/gói– vỏ cơ khí và sơ đồ chân xác định khả năng quản lý nhiệt, tính toàn vẹn của tín hiệu-tần số cao và cách lắp ráp bo mạch-.

Việc không khớp một trong hai miền dẫn đến việc làm lại tốn kém, sợi bị hư hỏng hoặc tuổi thọ của tia laser bị suy giảm.

1. Giao diện quang – Đầu nối cáp quang

Đầu nối ở cuối sợi đuôi lợn quyết định cách ánh sáng đi vào hệ thống quang học bên ngoài. Bốn gia đình thống trị thị trường.

Dòng 1.1 FC (Đầu nối Ferrule)

Đầu nối FC sử dụng nòng ren để kết nối an toàn, chống rung.

FC/PC (Liên hệ vật lý)– đánh bóng phẳng hoặc hơi nhám. Suy hao phản hồi ≈ 40 dB. Thích hợp cho các hệ thống tốc độ thấp ( Nhỏ hơn hoặc bằng 1 Gbps) trong đó có thể chấp nhận được phản xạ ngược vừa phải.

FC/APC (Tiếp xúc vật lý góc)– Đánh bóng góc 8 độ. Suy hao phản hồi > 60 dB (thường là 65 dB).Bắt buộcđể truyền video analog, phát hiện mạch lạc, đo lường chính xác và bất kỳ diode laser nào nhạy cảm với phản hồi bên ngoài (ví dụ: điốt nhìn thấy 405 nm, 520 nm, 638 nm). Góc 8 độ hướng ánh sáng phản xạ vào tấm ốp.

Ghi chú thiết kế: FC/APC và FC/PC làkhông thể thay thế cho nhau. Việc trộn chúng sẽ làm hỏng cả hai mặt cuối của ống sắt.

1.2 SC và LC – Tiêu chuẩn truyền thông hiện đại

Cả hai đều sử dụng ống nối bằng gốm (2,5 mm đối với SC, 1,25 mm đối với LC) và cơ cấu chốt kéo kéo.

SC (Kết nối thuê bao)– mạnh mẽ, chi phí thấp và được sử dụng rộng rãi trong GPON, Ethernet và điều khiển công nghiệp. Mất chèn điển hình<0.25 dB.

LC (Đầu nối Lucent)– một nửa dấu chân của SC. Ưu tiên cho các tấm mặt có mật độ cao (ví dụ: 48 cổng trong 1U) và tất cả các bộ thu phát có thể cắm được có kích thước nhỏ (SFP, SFP+, QSFP).

Cả hai đều có sẵn trong chất đánh bóng PC và APC, mặc dù LC/APC ít phổ biến hơn do hạn chế về không gian bên trong bộ thu phát.

1.3 SMA – Truyền công suất cao

Đầu nối SMA loại bỏ hoàn toàn ống sắt gốm. Thay vào đó, một ống bọc ren bằng kim loại sẽ bám trực tiếp vào lớp vỏ bằng thép không gỉ của sợi.

Ưu điểm chính: withstands high temperatures (>150 °C) and continuous optical powers >5 W mà không làm hỏng ống sắt.

Ứng dụng điển hình: laser y tế (tiết niệu, da liễu), cắt công nghiệp công suất cao (1 µm – 2 µm) và phân phối laser bơm.

Điều bất lợi: suy hao chèn cao hơn (≈0,5 dB) và suy hao phản hồi kém hơn (≈20 dB) so với FC/APC.

1.4 Sợi trần và giao diện tùy chỉnh

In R&D or ultra‑high‑power systems (>10 W), các đầu nối thường bị bỏ qua hoàn toàn. Chất xơ là:

Kết hợp trực tiếptới sợi hệ thống (tổn thất thấp nhất, vĩnh viễn),

Chấm dứt bằng mao quản kim loại tùy chỉnhđể kẹp cơ khí, hoặc

Còn lại như một đầu bị cắt trầnđể ghép không gian trống qua thấu kính.

Giao diện tùy chỉnh cũng bao gồmĐầu nối PM (duy trì phân cực)(ví dụ: FC/APC với phím được căn chỉnh theo trục chậm) được sử dụng trong các cảm biến giao thoa kế và truyền thông mạch lạc.

2. Giao diện điện – Gói & Sơ đồ chân

The package determines how the laser diode is powered, cooled, and mechanically mounted. Three architectures cover >95% điốt ghép sợi quang thương mại.

2.1 Gói Butterfly – Tiêu chuẩn cao cấp

Con bướm 14 chốt (kín, kích thước: 20,8 mm × 12,7 mm) là đặc trưng của quang tử học chính xác. Nó tích hợp:

TEC (bộ làm mát nhiệt điện)– ổn định nhiệt độ laser đến ±0,01 độ, rất quan trọng đối với độ ổn định bước sóng (ví dụ: 0,08 nm/độ đối với laser DFB).

MPD (điốt quang giám sát)– màn hình mặt sau dành cho vòng lặp điều khiển nguồn tự động (APC).

Điện trở nhiệt (thường là 10 kΩ ở 25 độ)– đọc nhiệt độ cho bộ điều khiển TEC.

Bộ cách ly quang tùy chọn– được đặt bên trong gói để chặn phản xạ ngược.

Pinout phải được tuân thủ nghiêm ngặt(TEC+/– thường là chân 1/2, chân LD+/– 7/8, chân nhiệt điện trở 3/4). Được sử dụng trong thông tin liên lạc mạch lạc, tia laser trong khoang ngoài có thể điều chỉnh và đo lường chính xác.

Khác nhau: Bướm nhỏ (14 chốt, 12,7 mm × 7,6 mm) dành cho các mô-đun có không gian hạn chế.

2.2 Gói đồng trục / TO‑CAN – Tiết kiệm chi phí

Gói phác thảo bóng bán dẫn (TO) giống với bóng bán dẫn hộp kim loại. Kích thước phổ biến:TO‑46(đường kính 4,6 mm) vàTO‑56(đường kính 5,6 mm).

TO‑CAN tiêu chuẩn– tối đa 3 chân (LD+, LD‑, nối đất vỏ). Không có TEC. Đơn giản, chi phí thấp và được sử dụng rộng rãi trong các bộ thu phát SFP/SFP+ hoặc LiDAR dành cho người tiêu dùng.

TO‑CAN với đầu nối RF (IEC 62148‑12) – adds a coaxial RF input (e.g., SMA or GPO) for high‑frequency modulation >10 GHz, bỏ qua tiêu đề TO quy nạp.

giới hạn: Nếu không hoạt động làm mát, bước sóng sẽ thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Thích hợp cho các ứng dụng không được làm mát trong đó độ lệch ±1 nm có thể chấp nhận được.

2.3 DIL (Dòng kép)

Một tiền thân đơn giản, không kín đáo của loài bướm. Có sẵn ở các biến thể 8‑pin, 14‑pin hoặc 22‑pin. Thiếu tích hợp TEC ở hầu hết các phiên bản; được sử dụng cho nguồn điện thấp (<100 mW), uncooled applications where cost is paramount.

3. Lập bản đồ thực tế – Kết hợp gói + Trình kết nối

Bảng dưới đây tóm tắt các cặp ngành phổ biến nhất.

Hướng dẫn quyết định nhanh:

Cần làm mát?→ Có: gói bướm; Không: TO‑CAN (nếu mất điện<100 mW) or DIL.

Phản ánh nhạy cảm?→ Có: đánh bóng FC/APC; Số: FC/PC, SC/PC, hoặc LC/PC.

Thiết kế bảng mật độ cao?→ Đầu nối LC + bướm mini.

High power (>1 W liên tục)?→ SMA hoặc sợi trần (tránh FC/APC vì có ống nối bằng keo).

4. Tóm tắt & Xu hướng tương lai

Không có giao diện phổ quát– lựa chọn đúng sẽ cân bằng các ràng buộc về nhiệt, quang học, chi phí và cấp độ bo mạch.

Xu hướng hiện tại:

Thu nhỏ– các gói mini-bướm và nano dành cho quang học đóng gói chung (CPO) và quang học tích hợp.

Cải tiến làm mát thụ động– đẩy các gói TO‑CAN lên 1 W liên tục mà không cần TEC.

Xử lý năng lượng sợi cao hơn – new connector materials (e.g., glass‑ferrule with metal‑free bonding) that tolerate >20 W mà không bị thoái hóa keo.

Giám sát tích hợp– MPD và bộ cách ly ngày càng được tích hợp vào các gói TO‑CAN, xóa mờ ranh giới giữa chi phí thấp và cao cấp.

Mẹo chuyên nghiệp để tạo mẫu: Bắt đầu với cụm bướm 14 chân + FC/APC. Nó mang lại sự linh hoạt tối đa (tùy chọn TEC, màn hình, bộ cách ly) và hiệu suất quang học tốt nhất. Để sản xuất số lượng lớn, hãy chọn xuống ổ cắm TO‑CAN + LC sau khi xác minh được các yêu cầu về nhiệt.

Thông tin liên hệ:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, vui lòng nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ tuân theo mục tiêu của mình là cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.