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1、第5章 光无源器件,5.1 概述5.2光纤连接器5.3光耦合器5.4合/分路器5.5光衰减器5.6 光开关5.7光隔离器,5.1 概述,一分类 在光纤通信中，除了必备的光纤，还需要各种辅助器件以实现光纤之间或光纤与端机之间的连接、耦合、合/分路、线路倒换以及保护等多种功能。有源：半导体激光器、发光二极管、光电二极管、光纤放大器等。无源：光纤连接器，耦合器，合/分路器，光开关、光衰减器和光隔离器。,器件在传输线路中的主要用途如下图：,无源光器件在传输线路中的分布,二主要指标,各种器件各有其功能性指标，如分支器的分光比、光开关的开关速度、衰减器的重复精度。但有两个共同的指标：插入损耗C：从入端输入
2、于器件的光功率P1（dBm）与从器件出端输出的光功率P2（dBm）之差，用dB表示。回波损耗b：从入端输入于器件的光功率P1与仍从入端输出的光功率P1（dBm）之差。C=P1-P2 b=P1-P1（dBm）,基准测量方法为剪断法,52光纤连接器,作用：纤线路得以延长和方便地连通。不良接续：轴错位、倾斜、有空隙、端面倾斜、芯径与模场直径不一致等分类：活动连接器（活接头）:主要用光纤两端与端机的光电器件连接，特殊场合用于互连光纤 固定连接器,性能 活动连接器：一般C 1000次固定连接器：不能拆卸或只能破坏性拆卸的连接器“死接头”，特点：稳定性好，接续损耗低，用于光纤链的接续。,使用,施工熔接，用
3、电弧的热量将光纤端熔化，并沿被接光纤端互相靠近，接触并融合为一体。维护抢修机械固定连接，用精密加工的“V”形槽将被接光纤端对正并贴紧，然后以某种不可逆的方式光纤将其固定在对正位置。目前光纤接续损耗 熔接0.04dB（单模）固定连接器标称损耗值0.2dB,5.3光耦合器 具有多个输入端如多个输出端的光纤汇接器件，一般可用MN表示，即M个输入端，N个输出端。,性能,熔融光纤型：芯区在熔融段并未相连，由于包层厚度的作用，从一根光纤入射的光可耦合到另一根光纤中，其主要指标：总插入损耗 C=P1-（P2+P2”）单路损耗 C=P1-P2 C”=P1-P2”分光比 P2/P2”,作用星形耦合器：33，44
4、，88，1616，3232等（a）总插入损耗：从任一输入口入射的光功率（dBm）与N个输出口出射功率（dBm）总和之差。（b）各输出口出射功率的均匀性（c）其有一定的方向性，一个口输入，其它输入口无光输出 真星形：从N个端口的任一端口入射，均可从另外N-1个端口输出近似均匀的光。,5.4合/分路器,作用 一个端口对N个端口的光纤汇接口，用于一路光信号分为N路，或将N路合为一路。与波长有关：波合复用器 与波长无关：1*N耦合器，与星形耦合器同，（一端保留一个口，当器件的输出口直接通向探测器（光接收机），选用较粗芯径的光纤，减少插入损耗，其余与星形耦合器同。）,波分复用器分类熔融光纤型：结构与X型
5、耦合器同，控制融合段的孤度和两光纤芯互相靠近的程度，可以对A侧一端输入的两个特定波长的光信号进行完全分解，分别从B1和B2输出，波长过程相反只有单模光纤器件。特点：体小量控，插入损耗极小，不易做成更多波长的合/分器件，且器件对无源波长变化的适应性差。,透镜+滤光型 将透镜分光型耦合器的分光膜滤光膜 自聚焦透镜：在各种无源光器件的内部结构中，经常用到的微小光学元件，常用GRIN或sdfoc原理。,抛物光纤中的光线的轨迹是近似正弦形的适当高速折射率分布，可以使各种模式的光线轨迹具有相同的周期P，按照这种折射率分布将光纤芯区做到12m，直径（不要包括）并截取P/4长度将两端面磨平抛光，则其一端入射的
6、平行光线将在另一端聚为一点。GRIN长度为几毫米，直径有1.1.51:82.0mm多种规格，数值孔径可做到或0.6更大体积小，便于和光纤粘接耦合，应用广泛.,光栅型主要指标 波分器件的主要指标是插入损耗和串音，可衰减，插入耗是按单个波长的几行通道进行测量和计算，串音衰减则按禁行通道进行计算。,5.5光衰减器作用 使传输线路中的光信号产生定量衰减的器件，作用与电阻在电路中的作用相似，区别只在电阻时全电路的电流值，而光衰减只对输出口一侧的光功率发生作用，输入口依然如故。分类可粗分为：固定光衰减器衰减值固定；可变光衰减器可定。,5.6 光开关作用 是使传输通路中的光信号发生通、断或进行光路切换，它在
7、目前的应用主要是，主备光纤线路的切换，光纤或光缆的测量系统中有时也会用到。,分类机械式（机械式光开关）利用机械方式驱动，光路转移慢，主损耗和串光量低，典型损耗值为0。5dB，最大1。2dB，隔离度可达80dB，响应速度15ms。非机械式（电子光开关）利用电光效应和声光效应来转换光路，开关速率高，可达几个GHz以上，开关电压5V10V，但插入损耗相对较大，可达几dB。,5.7光隔离器,作用 在光源与活动连接器之间设置的阻止菲涅耳反射光返回光源，提高LD稳定性。光发射机光源所发生的信号光，通常是以活动器的形式耦合到光纤线路中去的，活接头处的光纤端面间隙会使约4%的反射光向着光源作用。,原理 原理是使用法拉第旋转效应，具有一定偏振方向的偏振光在通过某种材料传输时，其偏振方向可能因存在环境磁场而发生旋转，转动角度的大小与材料性质、磁场强度和光通过这种区域的有效长度有关，但旋转的方向却与光的传播方向无关，是制作光线隔离器的基础。,光隔器的主要指标是隔离衰减，它是隔离方向上（即LD所在侧）入射光功率与出射光功率之差（dB）。目前已做到超过60dB的隔离衰减。,
