光器件基础知识培训
光电器件培训教程
光电器件培训教程导言：光电器件是当前科技发展的热点领域之一，它在光电通信、太阳能发电等领域有着广泛的应用。
为了提高工作人员的专业技能，我们特别准备了这份光电器件培训教程，希望能够帮助大家了解光电器件的基本原理和应用。
一、光电器件的基本原理1.光电效应原理：光电效应是指光照射到物质表面后，使物质中的电子获得足够的能量逸出表面形成电流。
主要有三种光电效应，分别是金属光电效应、半导体光电效应和光致发射。
2.光电器件的种类和结构：光电器件包括光电导(tube)、光电二极管、光电三极管、光敏电阻、光电晶体管、光敏二极管等。
其结构分为光电探测器和光电产生器两大类。
3.光电器件的工作原理：光电器件的工作原理主要取决于光电效应的基本原理。
当光照射到光电器件表面时，光能被转换为电能或者激发电子产生跃迁。
通过合理的电子结构和电场分布，可以实现信号的放大、增强等功能。
二、光电器件的应用领域1.光电通信领域：光电通信是一种利用光作为信息传递载体的通信技术。
光电器件在光通信中起着核心作用，包括光电探测器、光模块、激光器等。
光电器件的高速响应、低噪声等特点使得光通信具有高速率、大容量、长距离传输的优势。
2.太阳能发电领域：太阳能发电是目前可再生能源领域的热点。
光电器件在太阳能发电中主要用于太阳能电池板的制造。
光电器件将太阳光转换为电能，通过各种设计方式，实现太阳能的有效利用。
太阳能电池板广泛应用于家庭用电、工业用电等领域。
3.光电传感器领域：光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的传感器。
它可以广泛应用于工业自动化、照明控制、安防监控等领域。
光电器件在光电传感器中发挥着重要作用，能够实现灵敏的光信号检测和处理。
三、光电器件的制造技术1.石英基底制造技术：石英是光电器件最常用的基底材料之一，它具有优异的光学性能和机械性能，适合用于制造光电器件。
石英基底的制造技术主要包括石英晶体的生长、研磨和抛光等流程。
2.光刻技术：光刻技术是制造光电器件中重要的工艺之一，主要用于制造光掩膜。
光器件基础知识培训-无源部分
R:要求值；O：目标值
四.光纤连接器的性能
温度与冷凝循环：
温度：-10℃～+65℃（温度偏差：±2 ℃） 湿度：90%～100%RH（湿度偏差：±2 %RH） 时间：14个周期（一周期12小时），168小时（7天） 损耗和反射比测试：每个温度段状态稳定时，循环结束时（23 ℃ 时），所做测试在每个温度段至少要持续30分钟） 要求：测试过程中的损耗和反射比，与试验前测试数值的差满足下表 要求
光纤相对于插针端面为突出apc角度apcangle定义为在光纤连接器的插芯的中心轴上并且与先端球面相切的平面和与插芯的中心轴垂直的平面之间的夹角apc的角度一般为8度定位键角度keyerror连接器的定位键位置和研磨面傾斜方向之间的角度在iec国际标准中定义为通过傾斜研磨光纤连接器的插芯的中心轴和定位键的中心轴的平面a以及在插芯的中心轴上并且与先端球面相切的平面垂直的平面b之间的夹角注
四.光纤连接器的性能
2、 连接器加工装配引起的固有损耗.这是由连接器加工装配公差，即端 面间隙、轴线倾角、横向偏移和菲涅尔反射及端面加工精度等因素 产生的。
四.光纤连接器的性能
光纤连接器的物理性能：
光纤连接器的基本原理是利用某种机械结构，使两个抛光的光纤 端面精确对准并紧密接触，为了保证两根光纤的紧密接触，要求 陶瓷插芯端面研磨成球面而非平面，这样有助于其中心的光纤相 互接触，另外光纤连接器对接时，借助弹簧施加一定压力，使陶 瓷插芯的球端面发生轻微变形以保证两光纤端面的紧密接触。
四.光纤连接器的性能
光器件基础知识培训考试试题
光器件基础知识培训考试试题答题人姓名：工号：一、填空题：（35分，每空1分）1．光纤通信是利用作为信息载波信号并通过来传递信息的通信系统。
2．世界上第一台激光器是在年研制成功的；世界上第一条跨大西洋光缆投入运营的时间是年。
3．光纤通信的主要优点有：、、、、、、、。
4．原子中的电子在正常状态下（处于热平衡条件下），并不能都处于最低能级上。
因为泡利不相容原理指出，每一能级上至多只能有个电子，而且它们的自旋方向还必须。
5．本征半导体是指。
6．发生光吸收过程的必要条件是：入射光子的能量必须。
7．产生激光的基本条件是：、、、。
8．实现粒子数反转的条件有：、、。
9．LD的中心波长在管芯工作温度升高时，会向方向移动。
10．光电探测器的核心是：。
11．激光器件在操作过程中，其器件管角的焊接时间一般不得超过秒钟，焊接温度应严格控制在以内。
12．光电组件尾纤的最大牵引力为，最小弯曲半径为。
13．我们所佩带的防静电腕带的电阻是。
14．光电组件的最佳贮存温度范围是，相对湿度为。
15．浪涌的种类主要有：、、。
二、判断题：（5分，每题1分）1．PN结反向击穿会马上造成PN结的永久性损坏。
（）2．激光二极管在操作使用时可以施加反向电压。
（）3．经过受激辐射，辐射光与入射光同相位、同频率、同方向、同偏振态，相互叠加而使强度变强，即入射光得到了放大。
（）4．光电通信用激光二极管所发射出的光，因为是不可见光，所以可以直接用肉眼接触。
（）5．PIN光电二极管有一定的波长响应范围，入射光波必须小于其截至波长，而且不能远远小于其截止波长。
（）三、简答题：（30分，每题10分）1．为什么说电子在原子中的运动轨道是量子化的？2．简述自发辐射的特点。
3．简述LED和LD之间的主要差别。
四、填图题：（10分）试填出下面点到点的光纤通信传输系统框图的关键元件名称：))五、计算题：（20分，每题10分）1．试用作图法估算出下图所示激光二极管的阈值电流：I(mA)P(mW)2．在对某一激光器组件进行高低温测试时，得到这样一组数据：25℃时的输出功率为1mW；85℃时的输出功率为0.75mW；－20℃时的输出功率为1.2mW。
光器件基础知识培训LDPDTOSAROSABOSAWDMPLCFBT隔离器光开关
光纤
套管
插针
粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和 矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤 连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精 密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器 配合高密度带状光缆， 适用于接入网或局域网的连接。 对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接 机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平 均损耗达0.05 dB/个。
光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接 器的一般性能。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)
连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连
接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。 连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器， 其特性主要
取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有
的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插
入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
3.1连接器和接头
连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸 ( 活动) 连接的器件，
主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或
(3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到
低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
ROSA
3.Passive devices
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤 通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少
光器件基础知识培训
03 在高能级E2的电子，受到入射光
的作用，被迫跃迁到低能级E1上 与空穴复合，释放的能量产生光 辐射，这种跃迁称为受激辐射。
ROSA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.Passive devices
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还 需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤通信 系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插入损 耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主要介 绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
输入 光
光纤 a
1
光强 度
2
输出 光
1
5
9
定向耦合器； (b)
4
光纤 b
3
2
6
10
8×8星形耦合器； (c)
(a)
3
7
11 由12个2×2耦合器组
4
8
12 成的8×8星形耦合器
(c) (b)
图 3.29
光纤型把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各种器件。这 种方法可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型耦合器和波分解复用器。 图3.29(a)和(b)分别示出单模2×2定向耦合器和多模n×n星形耦合器的结 构。单模星形耦合器的端数受到一定限制，通常可以用2×2耦合器组成， 图3.29(c)示出由12个单模2×2耦合器组成的8×8星形耦合器。
自 聚 焦透 镜分 光 片 4
3
2
(b)
1
1
23
自聚焦透镜 硅光栅 光纤
1＋2＋3 (d)
图 3.31微器件型耦合
光电器件培训教程
光电器件培训教程光电器件是一种利用光电转换效应将光能转化为电能或将电能转化为光能的器件。
它在现代科技领域中具有广泛的应用，例如太阳能电池板、光电传感器、激光器等。
为了更好地理解光电器件的原理和应用，以下是一份光电器件培训教程。
第一部分：光电器件的基础知识1.光电效应：介绍光电效应的概念和原理，包括外光电效应和内光电效应。
2.光电器件的分类：介绍常见的光电器件的分类，如光电二极管、太阳能电池板、光电传感器等。
3.光电器件的工作原理：详细介绍各种光电器件的工作原理，包括光电二极管的PN结、太阳能电池板的光电转换过程等。
第二部分：常见光电器件的应用1.太阳能电池板的原理和应用：介绍太阳能电池板的原理和结构，以及太阳能电池板在太阳能发电、太阳能热水器等方面的应用。
2.光电传感器的原理和应用：介绍光电传感器的原理和分类，以及在自动化控制、工业生产、安防系统等方面的应用。
3.光电二极管的原理和应用：详细介绍光电二极管的PN结构，以及在通信、光纤传输、光信号检测等方面的应用。
4.光电器件的特点和优势：总结光电器件在能源转换、光通信、光信息处理等方面的特点和优势，以及未来的发展趋势。
第三部分：光电器件的实验和操作技巧1.实验室安全操作：介绍在实验室中使用光电器件时需要注意的安全操作规范，包括穿戴防护装备、正确使用仪器设备、避免光源眩目等。
2.光电器件的测量方法：介绍测量光电器件性能参数的方法，如光电流、光强度、光功率等。
3.光电器件的封装和连接技术：介绍光电器件的封装和连接技术，包括焊接、粘接、封装材料的选择等。
4.故障排除和维护技巧：介绍光电器件故障排除的方法和常见问题的解决技巧，以及对光电器件的日常维护技巧。
通过以上的培训教程，学员可以全面了解光电器件的基础知识、应用和操作技巧。
不仅可以提高对光电器件的认知和理解，还可以帮助学员在实践中更好地应用光电器件，提供解决问题和创新的能力。
光器件基础知识
光器件基础知识目录一、光纤通信基础1、光纤通信的概念所谓光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
一般由数据源、光发射端、光纤、光接收端组成。
2、光纤通信的优点1）通信容量大，比传统的电缆、微波等高出几千乃至几十万倍的通信容量。
2）传输距离远，光纤具有极低的衰耗系数，传输距离可达一千公里以上。
3）保密性能好，光信号不具备向外辐射的特点，不易被侦听。
4）适应能力强，具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点。
5）体积小、重量轻。
原材料丰富、价格低廉。
二、光纤基础知识1、光纤的结构如上图所示，光纤呈圆柱形，主要由纤芯和包层和保护套三部分组成。
1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量杂质，折射率较高，用来传送光。
2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂质的高纯度二氧化硅，折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。
3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成，强度大，能承受较大冲击，起到保护光纤的作用。
2、光纤的工作波长光纤的工作波长主要分为短波长光纤和长波长光纤。
1、短波长光纤短波长光纤的工作波长在800900范围内，具体工作在850波长，主要用于短距离、小容量的光纤通信系统中。
2、长波长光纤长波长光纤的工作波长在1100 -1800范围内，具体工作在1310和1550两个波长，主要用于长距离、大容量的光通信系统中。
3、光纤的分类3.1按照光纤的模式分类1、单模光纤单模光纤的纤芯很细（10左右），只能传一种模式的光，其模间色散很小，工作在1310和1550波长，适用于远程通讯。
2、多模光纤多模光纤的芯较粗（50或62.5），工作在850或1310波长，可传多种模式的光，其模间色散较大，适用于短距离通讯。
3.2按照光纤的材料分类1、玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高；2、胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多，成本较低；3、塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输距离很短，价格很低。
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61、辍学如磨刀之石，不见其，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
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16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
பைடு நூலகம்
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3.1连接器和接头
连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件， 主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或 光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接 器的一般性能。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定) 连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连 接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。
m
1.3 m 1.5 5m
(b) 多 模 波导
多 层 膜滤 光 片 单 模 波导
1.5 5m
(c)
图3.32 波导型藕合器
55
56
57
3.3.3光隔离器与光环行器
耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可 以互换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中 通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件，其主 要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方 向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的 后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入 损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插 入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好， 目前插入损耗的典型值约为1 dB，隔离度的典型值的大致范 围为40~50 dB。
图3.29(a)所示定向耦合器可以制成波分复用/解复用器。 如图3.30，光纤a(直通臂)传输的输出光功率为Pa，光纤b(耦 合臂)的输出光功率为Pb，
Pa=cos2(CλL) (3.28a)
Pb=sin2(CλL)
50
1、2 a b
a
光功 b 率
a
b
1 2 1 2 耦 合长 度
图 3.30 光纤型波分解复用器原理
…
4
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1.3
能 性 般 一 器 接 连 纤 光 5. 3 表
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纤光
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8HC
h tg nele va W mn0651 mn0641 mn0631
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2.3.3
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…
N�� 2�� 1�
N� 2 �
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…
…
可器合耦向定。出输无3端�出输4端由分部一�1端到输传2端 分是能功其�器合耦端4或端3的2×2种一是这器合耦向定 号信光�)c(82.3图见。 号信光的输传向方同不向中纤光出取别 从号信 光�出输无 4端� 出输3 端由分部 一 �2 端到输 传1端从
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。Bd 02于大度 离 隔长波 �Bd 5.0 为耗损 加附 到做以 可 � 器 用复解 型纤 光的 mμ 55.1 和 mμ3.1 为 别分 2λ 和 1λ 于 对 。 大最 )2λ(bP � 时 0=)2λ(aP 当�0=)1λ(bP出输的b纤光�时大最)1λ(aP出输的a纤光当得使 �度长用作效有整调�数参纤光择选�2λ和1λ为长波定特设 。数系合耦的长波光 和数参纤光于决取为λC�度长用作效有器合耦为L�中式
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m给配分地匀均�起一在合组率功光的入输纤光根n把是能功
组率功或器配分率功的比路分同不作用要主器合耦种这
。构结本基的件器性表代有的型类种三 这出 示23.3 图~92.3图� 型导波和型件器微、型纤光有的途 前 展 发 有 和 用实较 比 中 其� 型 类 种 多许 有 构结 的 器 合 耦 .2 。机收接的同不给配分 � 号信光的长波同不个多的出输纤光根一把是器用复解�纤光 根一到入输�起一在合组号信光的出输机射发的长波同不个 与 种 一 是 这) 器波 分 /器 波合 称 也( 器用复解 /器 用 复 分 波 多把是能功的器用复分波。)d(82.3图见�器合耦的关有长波
。器用复解分波的件元择
器合藕型导波 23.3图
)c( m�5 5. 1 m� 3. 1
m�5 5. 1
导波模单 片光滤膜层多 ) b(
导波模多
m� 3.1
)a(
角开
导波光
范致大 的值 型典的 度离 隔�Bd 1 为 约值型典 的耗损 入插 前目 � 好 越大 越值 其度离 隔的 光射 反向 反对� 好越 小越 值其 耗损入 插 的光 射 入向 正 对� 数 参要 主 个两 的 器离隔 是度 离 隔和 耗 损 入 插。 坏 变能 性件器使 致件 器该到 回 返光射反免 避 以� 面 后 的器大 放 光或器 光激在 用要主 器离 隔 。 输传向方 反 是别特 向 方 他其 往 波光 止 阻� 输 传上 向 方个 一 往波光 许允 只 是用 作 要 主 其� 件 器易 互 非种一 是就 器 离隔 。 件器易 互非 要 需也 常 通 中 统系 信 通光 际 实多许 在而 然 。 件 器 易互为 之称 � 的换 互 以 可 是 端 出 输 和 端 入输的 件 器 源 无 光 数 多大 他 其 和 器 合 耦
�bP为率功光出输的)臂合
)LλC(2soc=aP
)LλC(2nis=bP
示 )c(92.3 图 � 成 组器 合 耦2×2 用以 可 常通� 制限 定 一到 受 数 耦型星、器合耦向定、器合耦型T成构以可法方种这。件器种
。器合耦形星8×8的成组器合耦2×2模单个21由出
端 的 器 合 耦 形 星 模 单 。 构 结 的 器 合 耦 形 星 n ×n 模 多 和 器 合 耦
。示所13.3图如�器用复解分波和器合耦向定、器合耦 型 T 成 构 以可件 器 学光 微 等) 向方 射反同 不 有 光的长 波同 不( 栅 光或) 射反 光的长 波 个一 另� 射 透光的 长波 个一 ( 片 光滤、 )射 反分部 � 射透分 部光( 片光 分和镜透焦聚自用 型 件 器 微