PHOTONIC CONVERTER · 光电工程计算套件

光电转换器

光功率 ↔ 电流 · 波长 ↔ 光子能量 · NA ↔ 接收角 · 衰减 ↔ 距离 · 响应度 ↔ 量子效率

光功率→电流

波长→光子能量

NA→接收角

衰减→距离

响应度→量子效率

⚡光电二极管：光功率 → 光电流

入射光功率 P mW

波长 λ nm

响应度 R (可选) A/W

留空则按理想量子效率 100% 计算

光电流 I_ph—

光子通量 Φ—

单个光子能量 E—

公式

I_ph = R × P
R = (λ·e) / (hc) × η_QE
Φ = P / E_ph

🌈波长 ↔ 光子能量

波长 λ nm

或光子能量 E eV

光子能量—

对应波长—

频率 ν—

波数 1/λ—

公式

E(eV) = 1239.84 / λ(nm)
ν = c / λ
1239.84 = hc/e

🔍数值孔径 NA ↔ 接收角

数值孔径 NA

折射率 n (介质)

空气=1.0，水=1.33，光纤芯≈1.45

最大接收角 θ_max—

半角 (内部)—

全角 (2θ)—

公式

NA = n·sin(θ_max)
θ_max = arcsin(NA / n)
光纤：NA = √(n₁² - n₂²)

📡光纤衰减 ↔ 最大传输距离

发射功率 P_tx dBm

接收灵敏度 P_rx dBm

光纤衰减系数 dB/km

单模 1310nm ≈ 0.35 dB/km，1550nm ≈ 0.2 dB/km

接头/熔接损耗 dB

功率预算—

可用距离—

余量—

公式

Budget = P_tx - P_rx
L_max = (Budget - L_splice) / α
含系统余量 3dB 建议

🔬响应度 ↔ 量子效率

响应度 R A/W

波长 λ nm

或量子效率 η_QE %

量子效率 η_QE—

响应度 R—

理想最大 R (100%)—

公式

R = (λ·e·η_QE) / (hc)
η_QE = R·hc / (λ·e)
hc/e = 1239.84 nm·V

光电转换器

⚡光电二极管：光功率 → 光电流

🌈波长 ↔ 光子能量

🔍数值孔径 NA ↔ 接收角

📡光纤衰减 ↔ 最大传输距离

🔬响应度 ↔ 量子效率

📋计算历史