फाइबर लेजर डायोड के लिए विभिन्न प्रकार के इंटरफेस क्या हैं?

फ़ाइबर -युग्मित लेज़र डायोड आधुनिक फोटोनिक प्रणालियों की रीढ़ हैं - 1310 एनएम टेलीकॉम ट्रांसीवर से लेकर फ़ाइबर एम्पलीफायरों के लिए 976 एनएम पंप लेज़र और 1550 एनएम LiDAR स्रोत।

सही इंटरफ़ेस का चयन करने में दो स्वतंत्र लेकिन समान रूप से महत्वपूर्ण डोमेन शामिल हैं:

ऑप्टिकल इंटरफ़ेस- फाइबर कनेक्टर जो युग्मन दक्षता, सम्मिलन हानि और पीछे प्रतिबिंब सहनशीलता निर्धारित करता है।

विद्युत इंटरफ़ेस / पैकेज- यांत्रिक आवास और पिनआउट जो थर्मल प्रबंधन, उच्च आवृत्ति सिग्नल अखंडता और बोर्ड स्तर असेंबली को परिभाषित करता है।

किसी भी डोमेन के बेमेल होने से महंगा पुनर्कार्य, क्षतिग्रस्त फाइबर, या ख़राब लेजर जीवनकाल होता है।

1. ऑप्टिकल इंटरफेस - फाइबर कनेक्टर

पिगटेल फाइबर के अंत में कनेक्टर यह निर्धारित करता है कि प्रकाश बाहरी ऑप्टिकल सिस्टम में कैसे प्रवेश करता है। बाजार पर चार परिवारों का दबदबा है।

1.1 एफसी सीरीज (फेरूल कनेक्टर)

एफसी कनेक्टर सुरक्षित, कंपन-प्रतिरोधी संभोग के लिए थ्रेडेड बैरल का उपयोग करता है।

एफसी/पीसी (शारीरिक संपर्क)- सपाट या थोड़ी त्रिज्या वाली पॉलिश। वापसी हानि ≈ 40 डीबी। कम गति वाले सिस्टम (1 जीबीपीएस से कम या उसके बराबर) के लिए उपयुक्त जहां मध्यम बैक-रिफ्लेक्शन सहनीय है।

एफसी/एपीसी (कोणीय शारीरिक संपर्क)- 8 डिग्री कोणीय पॉलिश। वापसी हानि > 60 डीबी (अक्सर 65 डीबी)।अनिवार्यएनालॉग वीडियो ट्रांसमिशन, सुसंगत पहचान, सटीक मेट्रोलॉजी और बाहरी प्रतिक्रिया के प्रति संवेदनशील किसी भी लेजर डायोड (उदाहरण के लिए, 405 एनएम, 520 एनएम, 638 एनएम दृश्यमान डायोड) के लिए। 8 डिग्री का कोण परावर्तित प्रकाश को क्लैडिंग में निर्देशित करता है।

डिज़ाइन नोट: एफसी/एपीसी और एफसी/पीसी हैंविनिमेय नहीं. उन्हें मिलाने से दोनों सामी सिरे क्षतिग्रस्त हो जाते हैं।

1.2 एससी और एलसी - आधुनिक संचार मानक

दोनों एक सिरेमिक फेरूल (एससी के लिए 2.5 मिमी, एलसी के लिए 1.25 मिमी) और एक पुश-पुल लैच तंत्र का उपयोग करते हैं।

एससी (सब्सक्राइबर कनेक्टर)- मजबूत, कम लागत वाला और व्यापक रूप से GPON, ईथरनेट और औद्योगिक नियंत्रण में उपयोग किया जाता है। विशिष्ट प्रविष्टि हानि<0.25 dB.

एलसी (ल्यूसेंट कनेक्टर)- SC का आधा पदचिह्न। उच्च-घनत्व वाले फेसप्लेट (उदाहरण के लिए, 1यू में 48 पोर्ट) और सभी छोटे-फॉर्म-फैक्टर प्लग करने योग्य ट्रांससीवर्स (एसएफपी, एसएफपी +, क्यूएसएफपी) के लिए पसंदीदा।

दोनों पीसी और एपीसी पॉलिश में उपलब्ध हैं, हालांकि ट्रांसीवर के अंदर जगह की कमी के कारण एलसी/एपीसी कम आम है।

1.3 एसएमए - हाई-पावर ट्रांसमिशन

एसएमए कनेक्टर सिरेमिक फेरूल को पूरी तरह से त्याग देता है। इसके बजाय, एक धातु थ्रेडेड आस्तीन सीधे फाइबर के स्टेनलेस-स्टील जैकेट को पकड़ती है।

मुख्य लाभ: withstands high temperatures (>150 °C) and continuous optical powers >5 डब्ल्यू बिना सामी क्षति के।

विशिष्ट अनुप्रयोग: मेडिकल लेजर (मूत्रविज्ञान, त्वचाविज्ञान), उच्च शक्ति औद्योगिक कटिंग (1 µm - 2 µm), और पंप लेजर डिलीवरी।

हानि: एफसी/एपीसी की तुलना में उच्च प्रविष्टि हानि (≈0.5 डीबी) और कम रिटर्न हानि (≈20 डीबी)।

1.4 नंगे फाइबर और कस्टम इंटरफेस

In R&D or ultra‑high‑power systems (>10 W), कनेक्टर्स को अक्सर पूरी तरह से छोड़ दिया जाता है। फाइबर या तो है:

सीधे फ्यूज़न-स्प्लिस्डसिस्टम फाइबर के लिए (न्यूनतम हानि, स्थायी),

एक कस्टम धातु केशिका के साथ समाप्त किया गयायांत्रिक क्लैम्पिंग के लिए, या

एक नंगे कटे सिरे के रूप में छोड़ दिया गयालेंस के माध्यम से मुक्त स्थान युग्मन के लिए।

कस्टम इंटरफ़ेस भी शामिल हैंपीएम (ध्रुवीकरण-रखरखाव) कनेक्टर(उदाहरण के लिए, धीमी धुरी से जुड़ी कुंजी के साथ एफसी/एपीसी) सुसंगत संचार और इंटरफेरोमेट्रिक सेंसर में उपयोग किया जाता है।

2. इलेक्ट्रिकल इंटरफेस - पैकेज और पिनआउट

The package determines how the laser diode is powered, cooled, and mechanically mounted. Three architectures cover >95% वाणिज्यिक फ़ाइबर-युग्मित डायोड।

2.1 तितली पैकेज - उच्च स्तरीय मानक

14-पिन तितली (हर्मेटिक, आयाम: 20.8 मिमी × 12.7 मिमी) सटीक फोटोनिक्स का वर्कहॉर्स है। यह एकीकृत करता है:

टीईसी (थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर)- लेजर तापमान को ±0.01 डिग्री तक स्थिर करता है, जो तरंग दैर्ध्य स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, डीएफबी लेजर के लिए 0.08 एनएम/डिग्री)।

एमपीडी (मॉनिटर फोटोडायोड)- स्वचालित पावर कंट्रोल (एपीसी) लूप के लिए बैक-फेसेट मॉनिटर।

थर्मिस्टर (आमतौर पर 25 डिग्री पर 10 kΩ)- टीईसी नियंत्रक के लिए तापमान रीडआउट।

वैकल्पिक ऑप्टिकल आइसोलेटर- बैक-रिफ्लेक्शन को ब्लॉक करने के लिए पैकेज के अंदर रखा गया।

पिनआउट का सख्ती से पालन किया जाना चाहिए(टीईसी+/- आमतौर पर पिन 1/2, एलडी+/- पिन 7/8, थर्मिस्टर पिन 3/4)। सुसंगत संचार, ट्यून करने योग्य बाहरी-गुहा लेजर और सटीक मेट्रोलॉजी में उपयोग किया जाता है।

प्रकार: जगह की कमी वाले मॉड्यूल के लिए मिनी-बटरफ्लाई (14-पिन, 12.7 मिमी × 7.6 मिमी)।

2.2 समाक्षीय/टू-कैन पैकेज - लागत-प्रभावी

ट्रांजिस्टर-आउटलाइन (TO) पैकेज एक धातु-कैन ट्रांजिस्टर जैसा दिखता है। सामान्य आकार:TO‑46(4.6 मिमी व्यास) औरTO‑56(5.6 मिमी व्यास)।

मानक TO‑CAN- 3 पिन तक (एलडी+, एलडी‑, केस ग्राउंड)। कोई टीईसी नहीं. सरल, कम लागत वाला और व्यापक रूप से SFP/SFP+ ट्रांसीवर या उपभोक्ता LiDAR के अंदर उपयोग किया जाता है।

आरएफ कनेक्टर के साथ TO-CAN (IEC 62148‑12) – adds a coaxial RF input (e.g., SMA or GPO) for high‑frequency modulation >10 गीगाहर्ट्ज़, आगमनात्मक TO हेडर को दरकिनार करते हुए।

परिसीमन: सक्रिय शीतलन के बिना, तरंग दैर्ध्य परिवेश के तापमान के साथ बहती है। अनकूल्ड अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त जहां ±1 एनएम बहाव स्वीकार्य है।

2.3 डीआईएल (डुअल इन-लाइन)

तितली का एक सरलीकृत, गैर-हर्मेटिक पूर्ववर्ती। 8-पिन, 14-पिन, या 22-पिन वेरिएंट में उपलब्ध है। अधिकांश संस्करणों में एकीकृत टीईसी का अभाव है; कम-शक्ति के लिए उपयोग किया जाता है (<100 mW), uncooled applications where cost is paramount.

3. प्रैक्टिकल मैपिंग - पैकेज + कनेक्टर संयोजन

नीचे दी गई तालिका सबसे आम उद्योग युग्मों का सारांश प्रस्तुत करती है।

त्वरित निर्णय मार्गदर्शिका:

शीतलन की आवश्यकता है?→ हाँ: तितली पैकेज; नहीं: TO‑CAN (यदि शक्ति हो)।<100 mW) or DIL.

प्रतिबिम्ब संवेदनशील?→ हाँ: एफसी/एपीसी पॉलिश; नहीं: एफसी/पीसी, एससी/पीसी, या एलसी/पीसी।

उच्च घनत्व बोर्ड डिज़ाइन?→ एलसी कनेक्टर + मिनी-तितली।

High power (>1 डब्ल्यू निरंतर)?→ एसएमए या नंगे फाइबर (एफसी/एपीसी से बचें, जिसमें गोंद-आधारित फेरूल होते हैं)।

4. सारांश और भविष्य के रुझान

कोई सार्वभौमिक इंटरफ़ेस नहीं- सही विकल्प थर्मल, ऑप्टिकल, लागत और बोर्ड-स्तरीय बाधाओं को संतुलित करता है।

वर्तमान रुझान:

लघुरूपण- सह-पैकेज्ड ऑप्टिक्स (सीपीओ) और ऑन-बोर्ड ऑप्टिक्स के लिए मिनी-बटरफ्लाई और नैनो-पैकेज।

निष्क्रिय शीतलन सुधार- टीईसी के बिना TO‑CAN पैकेज को लगातार 1 W तक धकेलना।

उच्च फाइबर पावर हैंडलिंग – new connector materials (e.g., glass‑ferrule with metal‑free bonding) that tolerate >गोंद के क्षरण के बिना 20 डब्ल्यू।

एकीकृत निगरानी- एमपीडी और आइसोलेटर तेजी से TO‑CAN पैकेज में एकीकृत हो रहे हैं, जिससे कम लागत और उच्च अंत के बीच की रेखा धुंधली हो रही है।

प्रोटोटाइपिंग के लिए प्रो टिप: 14-पिन बटरफ्लाई + एफसी/एपीसी असेंबली से प्रारंभ करें। यह अधिकतम लचीलापन (टीईसी, मॉनिटर, आइसोलेटर विकल्प) और सर्वोत्तम ऑप्टिकल प्रदर्शन प्रदान करता है। बड़ी मात्रा में उत्पादन के लिए, थर्मल आवश्यकताओं को सत्यापित करने के बाद TO‑CAN + LC रिसेप्टेकल को डाउन-सेलेक्ट करें।

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