光无源器件知识

1、光无源器件知识一、光无源器件（1） 连接器插头。使光纤在转换器或变换器中完成插拔功能的部件称为插头，连接器插头由插针体和若干外部机械结构零件组成。两个插头在插入转换器或变换器后可以实现光纤（缆）之间的对接；插头的机械结构用于对光纤进行有效的保护。插针是一个带有微孔的精密圆柱体，其主要尺寸如下：外径 2.4990.0005mm外径不圆度 0.0005mm微孔直径 1260.5m微孔偏心量 1m微孔深度 4mm 或 10mm插针外圆柱体光洁度 14端面曲率半径 20-60mm插针的材料有不锈钢、全陶瓷、玻璃和塑料几种。现在市场上用得最多的是陶瓷，陶瓷材料具有极好的温度稳定性，耐磨性和抗腐蚀能力，但

2、价格也较贵。塑料插头价格便宜，但不耐用。市场上也有较多插头在采用塑料冒充陶瓷，工程人员在购买时请注意识别。插针和光纤相结合成为插针体。插针体的制作是将选配好的光纤插入微孔中，用胶固定后，再加工其端面，插头端面的曲率半径对反射损耗影响很大，通常曲率半径越小，反射损耗越大。插头按其端面的形状可分为3类：pc型、spc型、apc型。pc型插头端面曲率半径最大，近乎平面接触，反射损耗最低；spc型插头端面的曲率半径为20mm，反射损耗可达45db，插入损耗可以做到小于0.2db；反射损耗最高的是apc型，它除了采用球面接触外，还把端面加工成斜面，以使反射光反射出光纤，避免反射回光发射机。斜面的倾角越大

3、，反射损耗越大，但插入损耗也随之增大，一般取倾角为8o9o，此时插入损耗约0.2db，反射损耗可达60db，在catv系统中所有的光纤插头端面均为apc型。研磨类型曲率半径插损回损pc球面研磨最大,接近平面最低spc200.2db45dbupcapc斜8研磨最小0.2db60db光纤连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸连接的元器件，又称为“活接头”，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去。光纤连接器是光系统中使用量最大的光无源元器件，广泛应用于通信、局域网(lan)、光纤到户(ftth)、高质量视频传输、光纤传感、测试仪器仪表等。现在已经广泛应用的

4、光纤连接器，其种类众多，结构各异。但细究起来，各种类型的光纤连接器的基本结构却是一致的，即绝大多数光纤连接器一般由两个插针和一个耦合管三个部分组成光纤连接器的基本性能要求光学性能光纤连接器的光学性能要求包括插入损耗、回波损耗、光学不连续、串音、环境光敏感性、带宽(仅指多模)等，其中插入损耗和回波损耗是两个最基本的参数。互换性、重复性光纤连接器是通用的无源元器件，对于同一类型的光纤连接器，一般都可以任意组合使用、并可以重复多次使用，由此而导入的附加损耗一般小于0.2db。机械性能光纤连接器的机械性能包括轴向保持强度、端接保持力、连接和分离力(力矩)、撞击、扭转、光缆保持力、抗挤压、外部弯曲力矩、

5、振动、冲击、静态负荷等，对于各种光纤连接器使用情况的不同，要求的重点不同。机械耐久性是指光纤连接器正常使用情况下的插拔次数，目前使用的光纤连接器一般都可以插拔l000次以上。环境性能环境性能主要有：高温、温度冲击、潮湿、砂尘、臭氧暴露、腐蚀(盐雾)、易燃性等。部分常用光纤连接器不同适配器的特点：st-兼容连接器1986年首次推出的st-兼容连接器是带定位键、接触型中等损耗连接器，但无抗拉或抗扭转结构。st-兼容连接器的安装采用旋转插入方法，安装容易、快捷，但要求在面板上有较大的空间。fc型光纤连接器fc型光纤连接器最早是由日本的ntt公司研制的，采用旋转插入方法，要求在面板上留有大的空间；是带

6、定位键、接触型，有抗拉或抗扭转结构的连接器。fc型连接器的改进型，即fc/apc，插针对接端面呈球面(pc)，与原来的fc型相比，插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高，而且其它特性基本相同，外部结构也没有改变。sc型光纤连接器1988年开始使用的sc型连接器也是由日本的ntt公司研制的。其外壳为矩型玻璃纤维塑料件；插针由精密陶瓷制成，耦合管为金属开缝套管，尺寸与fc型相同，端面处理采用pc或apc型研磨方式；插入方法是“推入/推出”方式；紧固方式是采用插拔销闩式。是带定位键、接触型，有抗拉和抗扭转结构的一种连接器；插拔操作方便，插入损耗波动小，抗压强度较高，安装密度高。sc型连接器可以实现

7、双工，使光纤不容易颠倒，从而提高了网络的可靠性。ntt公司已将这种连接器开发成一个系列型产品，包括单体型、双体f(扁平)型、h(高密度)型、高密度四孔型等。mt-rj型连接器mt-rj来源于ntt公司开发的mt连接器，其外壳和锁紧机构类似rj，通过小型套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光接收机/发射机相连，连接器端面光纤为双芯(间隔0.75mm)排列设计，是主要用于数据传输的高密度光连接器。标准大小的mt-rj型可以同时连接两条光纤，有效密度增加了一倍。mt-rj型接口的光电设备传输速率仅为1gbps。lc型连接器lc型是一种带定位键、接触型、中等损耗、有抗拉和抗扭转结构的连接器。套管直径为1

8、.25mm，只有st-兼容连接器、sc型连接器中套管直径的一半，大大提高了光配线架中光纤连接器的密度。是一种单工sff连接器，但能够通过使用一个卡夹变成双工连接器。lc型接口的光电子设备传输速度能够达到10 gbps。volition型连接器来源于3m公司的volition型双工连接器是一种插头和插座系统(图12)。volition型具有一个典型的结构特性：v型槽代替了套管。采用v型槽来对准光纤：在插座中，光纤固定在精密塑料v型槽内。在插头中，定制的光纤自由浮动，插头中的光纤轻松插入插座的v型槽中，通过光纤挠曲产生的压力而使互连的光纤接触。mu型连接器mu连接器(图13)是由日本的ntt公司在

9、sc型连接器基础上，研制开发出来的，尺寸仅为sc型连接器的1/2。该连接器采用1.25mm直径的套管和自保持机构，能实现高密度安装。mu型是一种带定位键、接触型、中等损耗、有抗拉和抗扭转结构的连接器，它是一种能够装成双工、三工或四工的光纤连接器。mtp/mpo型连接器mtp/mpo型连接器有624根光纤在一个模塑的合成套管内。这些连接器减小了附件和面板的尺寸。mpo连接器由两个插头和一个插座构成。插头上装配有mt连接器套管，各插头可以灵活地插入插座或拔出，操作简单方便。将套管端面研磨成8度斜面，并使光纤端面稍稍突出于该斜面。这种工艺的优点是8度斜面能有效抑制回程反射光；而光纤端面突出可以使光纤

10、端面紧密接续，并能有效抑制接续损耗变化。 2.光纤跳线光纤主要分为两类： 1.单模光纤(single-mode fiber)：一般光纤跳线用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。用来连接单模的光设备。2.多模光纤(multi-mode fiber)：一般光纤跳线用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短用来连接多模的光设备。多模光纤和单模光纤的区别：单模光纤只有单一的传播路径，一般用于长距离传输，多模光纤有多种传播路径，多模光纤的带宽为50mhz500mhz/km，单模光纤的带宽为2000mhz/km，光纤波长有850nm，1310nm和1550nm等。850

11、nm波长区为多模光纤通信方式；1550nm波长区为单模光纤通信方式；1310nm波长区有多模和单模两种；850nm的衰减较大，但对于23mile（1mile=1604m）的通信较经济。光纤尺寸按纤维直径划分有50m缓变型多模光纤、62.5m缓变增强型多模光纤和8.3m突变型单模光纤，光纤的包层直径均为125m，故有62.5/125m、50/125m、9/125m等不同种类。光缆外套标识，50/125, 62.5/125为多模，9/125(g652)为单模 光纤可磨接后用100/200倍放大镜察看，一个小黑点的是单模，大一点有双环的是多模。纤芯在熔接机内也能分辩出，在熔接机显示器看中间是空的是单

12、模，看上去一体的是多模。简单的用途区别：多模一般应用在园区内较近的地方之间；单模传输距离较远，一般应用在电信领域。单模传输与多模传输在光纤通信理论中，光纤有单模、多模之分，区别在于：1. 单模光纤芯径小（10m m左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm和1550nm），与光器件的耦合相对困难2. 多模光纤芯径大（62.5m m或50m m），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm或1310nm。与光器件的耦合相对容易而对于光端模块来讲，严格的说并没有单模、多模之分。所谓单模、多模模块，指的是光端模块采用的光器件与何种光纤配合能获得最佳传输特性。一般有以下区别：1.

13、 单模模块一般采用ld或光谱线较窄的led作为光源，耦合部件尺寸与单模光纤配合好，使用单模光纤传输时能传输较远距离2. 多模模块一般采用价格较低的led作为光源，耦合部件尺寸与多模光纤配合好光纤跳线的作用：a光纤跳线用来做从设备到光纤布线链路的跳接线。是直接可用的。有较厚的保护层，一般用在光端机和终端盒之间的连接。是用来连接光设备的；像连接光纤交换机上的sfp口(前提交换机装上了sfp模块)、光端盒、光电转换器(收发器)b尾纤又叫猪尾线，只有一端有连接头，而另一端是一根光缆纤芯的断头，通过熔接与其他光缆纤芯相连，常出现在光纤终端盒内，用于连接光缆与光纤收发器（之间还用到耦合器、跳线等）。跳线同

14、网线的作用是一样的都起到连接与传输的作用。区别：是网线连接的是电口的设备；光纤跳线连接是光口设备2002年9月，iso/iec 11801正式颁布了新的多模光纤标准等级，将多模光纤重新分为om1、om2和om3三类，其中om1指目前传统62.5m多模光纤，om2指目前传统50m多模光纤，om3是新增的万兆光纤。光纤使用注意光纤跳线两端的光模块的收发波长必须一致，也就是说光纤的两端必须是相同波长的光模块，简单的区分方法是光模块的颜色要一致。一般的情况下，短波光模块使用多模光纤（橙色 的光纤），长波光模块使用单模光纤（黄色光纤），以保证数据传输的准确性。 光纤在使用中不要过度弯曲和绕环，这样会增加

15、光在传输过程的衰减。 光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来，灰尘和油污会损害光纤的耦合。 光纤与光缆的结构1.1.1 光纤1.定义:光纤是光导纤维的简称。狭义的说，光纤是一种约束光并传导光的多层同轴圆柱实体介质光波导，又称光介质传输线。2. 作用:光纤的主要作用是传导光，将传输的光信号从一地如实地传到另一地，实现光信号的长距离异地传输。3.光纤典型结构光纤的典型结构是一种细长多层同轴圆柱形实体复合纤维。自内向外为：纤芯（芯层）-包层-涂覆层（被覆层）。核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输，所以又将二者构成的光纤称为裸光纤。涂覆层又称被覆

16、层，主要对裸光纤提供机械保护，可分为一次涂层和二次涂层，图1-1-1。纤芯（芯层）：光纤的纤芯主要由具有高折射率（记为n1）的导光材料制成，如：sio2光纤芯层材料多为sio2-geo2。它的作用是传导光，使光信号在芯层内部沿轴向向前传输；包层：光纤的包层由低折射率（记为n2）导光材料制成（折射率较纤芯低），如：sio2光纤包层材料多为sio2b2o3或sio2p2o5。它的作用是约束光。由于纤芯和包层的折射率，满足n1n2光传导条件，光波在芯包界面上可发生全反射，使大部分的光能量被阻止在芯层中，从而导致光信号沿芯层轴向向前传输。涂覆层（被覆层）：光纤涂覆层是为保护裸光纤、提高光纤机械强度和抗

17、微弯强度并降低衰减而涂覆的高分子材料层。一般情况下涂覆层有二层，内层为低模量高分子材料，称为一次涂层；外层为高模量高分子材料，称为二次涂层：一次涂层：又分预涂层和缓冲层两层，常用材料有硅酮树脂、紫外固化炳烯酸酯uv等；二次涂层：其结构有三种，它们是紧套结构、松套结构、带状结构。常用材料有尼龙pa12、聚乙烯pe、硅橡胶、聚酰胺塑料、聚对苯二甲酸丁二醇酯pbt，聚丙烯，聚脂等。裸光纤涂覆高分子材料的原因：（1）裸光纤的主要成分为二氧化硅，它是一种脆性易碎材料，抗弯曲性能差，韧性差，为提高光纤的微弯性能，涂覆一层高分子涂层。（2）光纤拉丝成形时，表面存在缺陷微裂纹的几率很小，但如遇到空气中的水，将

18、会发生水合反应使si-o键断裂，产生si-oh基，会引起光纤出现裂纹，如本身已存在微裂纹，则使裂纹发生扩展，最终使光纤强度降低或断裂。克服的方法是在裸光纤表面涂一层高分子材料阻止水分子与sio键接触。 o h h siosisi- -o-sisi-oh+ o-sisioh h （1-1-3）（3）裸光纤与空气中的水分子发生反应生成羟基，羟基是光纤固有吸收衰减的主要成因。为降低光纤的吸收衰减必须涂高分子材料阻止水份的侵入。（4）二氧化硅是一种脆性易碎材料，如将若干根这样的裸光纤集束成一捆，相互间极易产生磨损，导致光纤表面损伤而影响光纤的传输性能。为防止这种损伤采取的有效措施就是在裸光纤表面涂一层

19、高分子材料。4.光纤的基本结构光纤的基本结构主要根据一次涂层与二次涂层的相对位置划分。通常有三种：紧套结构、松套结构、带状结构。紧套光纤：紧套光纤基本结构为二次涂层与一次涂层紧密相贴，两层间无空隙，一次涂覆光纤在二次涂层内不能自由移动，二层挤在一起且各层同心。紧套光纤具有体积小和较好的机械强度特点，但外界环境变化时，易受影响，即温度特性差。这种结构的光纤使用场合较少。常用涂覆材料有硅酮树脂，紫外固化炳烯酸酯uv等；松套光纤（光纤松套缓冲管）：松套光纤基本结构为二次涂层与一次涂层间有一定的空隙，一次涂覆光纤在充有光纤防水油膏的二次涂层内可自由移动。二次涂层为一松套塑料管，常用涂覆材料：pbt聚对

20、苯二甲酸丁二醇酯，聚乙烯等。光纤松套管内含有212根一次涂覆光纤，松套缓冲管隔离外部应力及温度变化对光纤的作用，松套管内填充的光纤防水油膏对光纤起机构保护和阻水两方面的作用，松套光纤具有更好的机械特性和温度特性，但直径较粗，其所占空间相对较大，光纤光缆原料使用量增加。带状光纤（光纤带）：将若干根一次涂覆光纤（424）有规则的平行排列并用聚乙烯或聚酯等高分子树脂涂覆成二次涂层，粘接成带状后叠带而成的光纤，这种光纤称之为带状光纤。带状光纤有二种结构：包封型和边缘粘结型，图1-1-2。适合作高密度光缆的缆芯，可减小缆芯尺寸，又增加纤芯数，是用户光缆首选结构。包封型光纤带的结构特点包封型结构采用杨氏模

21、量较低的树脂作内层，模量较高的树脂作外层，因此它具有较好的抗微弯作用和抗侧压作用，二者可兼顾，机械性能优越，但叠带后，占据的体积大，对下道工序有一定的要求，套塑时松套管的外径增大，高分子原材料用料增加，使产品成本有所增长。边缘粘结型光纤带结构特点这种结构的光纤带高分子原料用料少，叠带后体积小，套塑松套管外径相应减小，节约用料，降低光缆的生产成本。1.1.2光缆1.定义: 光缆是由若干根这样的光纤经一定方式绞合、成缆并外挤保护层构成的实用导光线缆制品。2.作用:光缆内的加强件及外保护层等附属材料的作用主要是保护光纤并提供承缆、敷设、储存、运输和使用要求的机械强度、防止潮气及水的侵入及环境、化学的

22、侵蚀和生物体啃咬等。3. 光缆的基本组成光缆主要由二部分构成：缆芯和护套。缆芯：由涂覆光纤和加强件构成，有时加强件分布在护套中，这时缆芯只有涂覆光纤。涂覆光纤又称芯线，主要有紧套光纤，松套光纤，带状光纤三种。它们是光缆的核心部分，决定着光缆的传输特性。加强件的作用是承受光缆所受的张力载荷，一般采用杨氏模量大的镀锌或镀磷钢絲或芳纶纤维，或经处理的复合玻璃纤维棒等材料。护套：护套的作用是保护缆芯、防止机械损伤和有害物质的侵蚀，对抗侧压能力、防潮密封、耐腐蚀等性能有严格要求。其结构一般为：内护套铠装层外护层三层。内护套：位于铠装层与缆芯之间的同心层，起机构保护与铠装衬垫作用。常用的内护套有pe、pv

23、c护套；铠装层：在内护套与外护层之间的同心层，主要起抗压或抗张的机构保护作用。铠装层通常由钢絲或钢带构成。钢带铠装层的主要作用是抗压，适用于地下埋设的场合。钢絲铠装层的主要作用是抗拉，主要用于水下或垂直敷设的场合。在海底光缆中，为防止渔具及鱼类对光缆的损伤，也有采用钢带和钢丝联合构成铠装层的情况。常用钢带和钢丝的材料都是由低碳钢冷轧制成。为防止腐蚀，要求铠装钢带必须有防蚀措施，如预涂防蚀漆或镀锌或镀磷等，而铠装钢丝则使用镀锌或镀磷钢丝、涂塑钢丝、挤塑钢丝等。外护层：在铠装层外面的同心层，主要对铠装层起防蚀保护作用。常用的外护层有pe、pvc和硅橡胶护套。护套的类型有四种：金属护套，橡塑护套，综

24、合护套（组合护套）及特种护套。（1）.金属护套：铅、铝、钢絲、钢带护套。具有完全不透水性，可以防止水份及其他有害物质进入缆芯。（2）.橡塑护套：具有一定的透水性，但具有较好的柔软性，特别适合敷设在移动频繁的场合，常用材料有橡胶、聚乙烯、聚氯乙稀等。（3）.组合护套：是由金属护套和橡塑护套组合而成，兼有二者的优点，不透水性最佳，一般由铝带或钢带粘结聚乙烯材料制成。（4）.特种护套：为满足某种特殊要求而设计，如耐辐射，防生物，阻燃，防鼠咬，防白蚁等特殊功能护套，常用材料有pe、xlpe、pvc与各种添加剂混合物。光缆常用七种护套类型：（1）pe护套；（2）pvc护套；（3）铝/聚乙烯综合护套（la

25、p）；（4）皱纹钢带纵包护套；（5）lap钢带绕包护套；（6）lap钢带铠装护套；（7）lap钢絲铠装护套。将一根光纤的两头都装上插头，称为跳线。连接器插头是跳线的特殊情况，即只在光纤的一头装有插头。在工程及仪表应用中，大量使用着各种型号、规格的跳线，跳线中光纤两头的插头可以是同一型号，也可以是不同的型号。跳线可以是单芯的，也可以是多芯的。跳线的价格主要由接头的质量决定。因而价格也相差较大（3）转换器(适配器)。把光纤接头连接在一起，从而使光纤接通的器件称为转换器，转换器俗称法兰盘。在catv系统中用得最多的是fc型连接器；sc型连接器因使用方便、价格低廉，可以密集安装等优点，应用前景也不错，

26、除此地外，st型连接器也有一定数量的应用。afc型连接器。 fc型连接器是一种用螺纹连接，外部元件采用金属材料制作的圆形连接器。它是我国采用的主要品种，在有线电视光网络系统中大量应用；其有较强的抗拉强度，能适应各种工程的要求。bsc型连接器。sc型连接器外壳采用工程塑料制作，采用矩形结构，便于密集安装；不用螺纹连接，可以直接插拔，操作空间小。实用于高密集安装，使用方便。cst型连接器。 st型连接器采用带键的卡口式锁紧结构，确保连接时准确对中。这三种连接器虽然外观不一样，但核心元件套筒是一样的。套筒是一个加工精密的套管（有开口和不开口两种），两个插针在套筒中对接并保证两根光纤的对准。其原理是：

27、以插针的外圆柱面为基准面，插针与套筒之间为紧配合；当光纤纤芯外圆柱面的同轴度、插针的外圆柱面和端面、以及套筒的内孔加工的非常精密时，两根插针在套筒中对接，就实现了两根光纤的对准。下面详细讲一下套筒。套筒有两种结构：开口套筒与不开口套筒。 a开口套筒。开口套筒在连接器中使用最普遍，其主要尺寸为 ：外径：3.20.01mm，内径2.50.02mm，内孔光洁度：14；弹性形变：小于0.0005mm，插针插入或拔出套筒的力：3.92-5.88n。开口套筒采用高弹性的材料，如磷青铜、铍青铜和氧化锆陶瓷制作，当插针插入套筒之后，套筒对插针的夹持力应保持恒定，这三种材料制作的套筒都在应用，但以铍青铜和氧化锆

28、陶瓷居多。 b不开口套筒。不开口套筒在连接器中应用较少，在光纤与有源器件的连接中应用较多，其外型尺寸与开口套筒基本上一致。不同之处在于它的内孔直径为2.5+0.0005mm，即比插针的外径大1m；既让插针能够顺利插入，同时间隙也不能太大，保证光纤与有源器件（如激光管、探测器）连接时，重复性、互换性达到要求的指标。上述三种型号的转换器，只能对同型号的插头进行连接，对不同型号插头的连接，就需要下面三种转换器。即：fc/sc型转换器用于fc与sc型插头互连；fc/st型转换器用于fc与st型插头互连，sc/st型转换器用于sc与st型插头互连。市场上的法兰盘价格高低之间相关数倍，其实讲完这些，读者也

29、应该明白原因在何处。（4）变换器(转换适配器)将某一种型号的插头变换成另一型号插头的器件叫做变换器，该器件由两部分组成，其中一半为某一型号的转换器，另一半为其它型号的插头。使用时将某一型号的插头插入同型号的转换器中，就变成其它型号的插头了。在实际工程应用中，往往会遇到这种情况，即手头上有某种型号的插头，而仪表或系统中是另一型号的转换器，彼此配不上，不能工作。如果备有这种型号的变换器，问题就迎刃而解了。对于fc、sc、st三种连接器，要做到能完全互换，有下述6种变换器。scfc，将sc插头变换成fc插头；stfc将st插头变换成fc插头；fcsc将fc插头变换成sc插头；fcst将fc插头变换成

30、st插头，scst将sc插头变换成st插头；stsc将st插头变换成sc插头。实际上光纤的活动连接除了采用上述的活动连接器外，如果是紧急抢修断光缆，而手头又没有熔接机，通常采用一种机械连接头（也称快速接线子）处理。其利用一个玻璃微细管来定位，用一套机械装置来紧固光纤，使用时先切开光纤，对端面进行清洁处理，光纤端头保留68mm，然后将光纤的两个端面在玻璃微细管的中央对准后夹紧，拧紧两端的螺帽即可实现光纤的可靠连接。这种机械连接头的长度约40mm，直径不超过5.7mm，平均插入损耗小于0.4db，反射损耗大于50db，抗拉强度大于1.25kg，更重要的是装配时间极短，确实是一种快速抢修必备工具。2

31、光纤活动连接器的表征指标（1） 插入损耗。插入损耗定义为光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝比。其表达式为il=-10loy pi/po（db），其中po输入端的光功率，pi输出端的光功率。插入损耗越小越好。从理论上讲影响插入损耗的主要因素有以下几种：纤芯错位损耗、光纤倾斜损耗、光纤端面间隙损耗、光纤端面的菲涅耳反射损耗、纤芯直径不同损耗、数值孔径不同损耗。不管那种损耗都和生产工艺有关，因此生产工艺技术是关键。（2） 回波损耗。回波损耗又称反射损耗，是指在光纤连接处，后向反射光相对于输入光的比率的分贝数，其表达式为rl=-10loy pr/po db，其中p

32、o输入光功率，pr后向反射光功率。 反射损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。改进回波损耗的途径只有一个，即将插头端面加工成球面或斜球面。球面接触，使纤芯之间的间隙接近于“0”，达到“物理接触”，使端面间隙和多次反射所引起的插入损耗得以消除，从而使后向反射光大为减少。斜球面接触除了实现光纤端面的物理接触以外，还可以将微弱的后向光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯，斜球面接触可以使回波损耗达到60db以上，甚至达到70db。关于插头的类型定义前面已述，此处不多讲。在catv系统中都选用apc型端面的接头。（3） 重复性。重复性是指对同一对插头，在同一只转换器中，多次插拔之后，其插入损耗的变

33、化范围，单位用db表示。插拔次数一般取5次，先求出5个数据的平均值，再计算相对于平均值的变化范围。性能稳定的连接器的重复性应小于0.1db。重复性和使用寿命是有区别的，前者是在有限的插拔次数内，插入损耗的变化范围；后者是指在插拔一定次数后，器件就不能保证完好无损了。（4） 互换性。互换性是指不同插头之间或者同转换器任意置换之后，其插入损耗的范围。这个指标更能说明连接器性能的一致性。质量较好的连接器，其互换性应能控制在0.15db以内。重复性和互换性考核连接器结构设计和加工工艺的合理与否，也是表明连接器实用化的重要标志。质量好的跳线和转换器，其重复性和互换性是合格的，即使是不同厂家的产品在一起使

34、用；质量低劣的产品即使是同一厂家的产品也很差。更不用说不同厂家产品混合使用的情况。3、活动连接器的使用活动连接器一般用于下述位置：光端机到光配接箱之间采用光纤跳线；在光配线箱内采用法兰盘将光端机来的跳线与引出光缆相连的尾纤连通；各种光测试仪一般将光跳线一端头固定在测试口上另一端与测试点连接；光端机内部采用尾纤与法兰盘相连以引出引入光信号；光发射机内部，激光器输出尾纤通过法兰盘与系统主干尾纤相连；光分路器的输入、输出尾纤与法兰盘的活动连接。二、光分路器与同轴电缆传输系统一样，光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配，这就需要光分路器来实现，光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个

35、输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用mn来表示一个分路器有m个输入端和n个输出端。在光纤catv系统中使用的光分路器一般都是12、13以及由它们组成的1n光分路器。1光分路器的分光原理光分路器按原理可以分为光纤熔融拉锥型(fbt)和平面波导型两种(plc)，光纤熔融拉锥型产品是将两根或多根光纤进行侧面熔接而成；光波导型是微光学元件型产品，采用光刻技术，在介质或半导体基板上形成光波导，实现分支分配功能。这两种型式的分光原理类似，它们通过改变光纤间的消逝场相互耦合（耦合度，耦合长度）以及改变光纤纤半径来实现不同大小分支量，反之也可以将多路光信号合为一路信号叫做合成器。熔锥型光纤耦合器因制作方法简

36、单、价格便宜、容易与外部光纤连接成为一整体，而且可以耐孚机械振动和温度变化等优点，目前成为市场的主流制造技术。熔融拉锥法就是将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以一定的方法靠扰，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，通过控制光纤扭转的角度和拉伸的长度，可得到不同的分光比例。最后把拉锥区用固化胶固化在石英基片上插入不锈铜管内，这就是光分路器。这种生产工艺因固化胶的热膨胀系数与石英基片、不锈钢管的不一致，在环境温度变化时热胀冷缩的程度就不一致，此种情况容易导致光分路器损坏，尤其把光分路放在野外的情况更甚，这也是光分路容易损坏得最主要原因。对于更多路数的分路器生

37、产可以用多个二分路器组成。熔融拉锥光纤分路器（fusedfibersplitter） 熔融拉锥技术是将两根或多根光纤捆在一起，然后在拉锥机上熔融拉伸，并实时监控分光比的变化，分光比达到要求后结束熔融拉伸，其中一端保留一根光纤（其余剪掉）作为输入端，另一端则作多路输出端。目前成熟拉锥工艺一次只能拉14以下。14以上器件，则用多个12连接在一起。再整体封装在分路器盒中。 这种器件主要优点有（1）拉锥耦合器已有二十多年的历史和经验,许多设备和工艺只需沿用而已,开发经费只有plc的几十分之一甚至几百分之一（2）原材料只有很容易获得的石英基板,光纤,热缩管,不锈钢管和少些胶,总共也不超过一美元.而机器和

38、仪器的投资折旧费用更少，12、14等低通道分路器成本低。（3）分光比可以根据需要实时监控，可以制作不等分分路器。 主要缺点有（1）损耗对光波长敏感，一般要根据波长选用器件，这在三网合一使用过程是致命缺陷，因为在三网合一传输的光信号有1310nm、1490nm、1550nm等多种波长信号。（2）均匀性较差，1x4标称最大相差1.5db左右，18以上相差更大，不能确保均匀分光，可能影响整体传输距离。（3）插入损耗随温度变化变化量大（tdl）（4）多路分路器（如116、132）体积比较大，可靠性也会降低，安装空间受到限制。 平面光波导功率分路器（plcopticalpowersplitter） 平面

39、光波导技术是用半导体工艺制作光波导分支器件，分路的功能在芯片上完成，可以在一只芯片上实现多达1x32以上分路，然后，在芯片两端分别耦合封装输入端和输出端多通道光纤阵列。 图一：内部结构示意图图二：1x32plc光分路器实物照片 这种器件的优点有（1）损耗对传输光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。（3）结构紧凑，体积小(博创科技132尺寸：4750mm),可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需特殊设计留出很大的安装空间。（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。 主要缺点有：（1）器件制作工艺复杂

40、，技术门槛较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大批量封装生产的企业也只有博创科技等很少几家。（2）相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。 这两种器件在性能价格方面各有优势，两种工艺技术也都在不断升级，不断克服各自的缺点。拉锥式分路器正在解决一次性拉锥数量不多和均匀性不良等问题；光波导分路器也在降低成本方面作不懈努力，目前两种器件在1x8以上成本已相差无几，随着分路通道的增加平面波导型分路器价格更优。 2、如何选择器件 如何选用这两种器件，关键要从使用场合和用户的需求方面考虑。在一些体积和光波长不是很敏感的应用场合,特别是分路少的情况下，选用拉锥式光分路器比较实

41、惠,如独立的数据传输选用1310nm拉锥式分路器，电视视频网络可选择1550nm的拉锥式分路器；在三网合一、ftth等需要多个波长的光传输而且用户较多的场合下，应选用光波导分路器。 目前，国内多数公司进行ftth试验网多采用拉锥式分路器，这是由于许多设计人员对plc器件还不熟悉，国内也很少有公司生产这种器件。日本和美国ftth真正商业运行的市场几乎全部采用平面光波导分路器。从2004年9月到2005年5月，博创科技销售到日美市场的平面光波导分路器已达40000只以上，也就是说到目前为止博创科技的分路器已经在为三十多万日美用户进行宽带服务2光分路器的常用技术指标（1） 插入损耗。光分路器的插入损

42、耗是指每一路输出或相对于输入光损失的db数，其数学表达式为：ai=-10lg pouti/pin ，其中ai是指第i个输出口的插入损耗；pouti是第i个输出端口的光功率；pin是输入端的光功率值。（2） 附加损耗。附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于输入光功率损失的db数。值得一提的是，对于光纤耦合器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作过程的固有损耗，这个损耗越小越好，是制作质量优劣的考核指标。而插入损耗则仅表示各个输出端口的输出功率状况，不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。因此不同的光纤耦合器之间，插入损耗的差异并不能反映器件制作质量的优劣。对于1*n单

43、模标准型光分路器附加损耗如下表所示：分路数 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16附加损耗db 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2（3） 分光比。分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值，在系统应用中，分光比的确定是根据实际系统光节点所需的光功率的多少，确定合适的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比与传输光的波长有关，例如一个光分路在传输1.31 微米的光时两个输出端的分光比为50：50；在传输1.5m的光时，则变为70：30（之所以出现这种情况，是因为光分路器都有一定的带宽，即分光比基本不变时所传输光信

44、号的频带宽度）。所以在订做光分路器时一定要注明波长。（4） 隔离度。隔离度是指光分路器的某一光路对其他光路中的光信号的隔离能力。在以上各指标中，隔离度对于光分路器的意义更为重大，在实际系统应用中往往需要隔离度达到40db以上的器件，否则将影响整个系统的性能。另外光分路器的稳定性也是一个重要的指标，所谓稳定性是指在外界温度变化，其它器件的工作状态变化时，光分路器的分光比和其它性能指标都应基本保持不变，实际上光分路器的稳定性完全取决于生产厂家的工艺水平，不同厂家的产品，质量悬殊相当大。在实际应用中，本人也确实碰到很多质量低劣的光分路器，不仅性能指标劣化快，而且损坏率相当高，作于光纤干线的重要器件，

45、在选购时一定加以注意，不能光看价格，工艺水平低的光分路价格肯定低。三、光衰减器光衰减器是一种非常重要的纤维光学无源器件，是光纤catv中的一个不可缺少的器件。到目前为止市场上已经形成了固定式、步进可调式、连续可调式及智能型光衰减器四种系列。1、 衰减器的衰减原理。光衰减器的类型很多，不同类型的衰减器分别采用不同的工作原理。 位移型光衰减器。众所周知，当两段光纤进行连接时，必须达到相当高的对中精度，才能使光信号以较小的损耗传输过去。反过来，如果将光纤的对中精度做适当的调整，就可以控制其衰减量。位移型光衰减器就是根据这个原理，有意让光纤在对接时，发生一定的错位。使光能量损失一些，从而达到控制衰减量

46、的目的，位移型光衰减器又分为两种：横向位移型光衰减器、轴向位移型光衰减器。横向位移型光衰减器是一种比较传统的方法，由于横向位移参数的数量级均在微米级，所以一般不用来制作可变衰减器，仅用于固定衰减器的制作中，并采用熔接或粘接法，到目前仍有较大的市场，其优点在于回波损耗高，一般都大于60db。轴向位移型光衰减器在工艺设计上只要用机械的方法将两根光纤拉开一定距离进行对中，就可实现衰减的目的。这种原理主要用于固定光衰减器和一些小型可变光衰减器的制作。 薄膜型光衰减器。这种衰减器利用光在金属薄膜表面的反射光强与薄膜厚度有关的原理制成。如果玻璃衬底上蒸镀的金属薄膜的厚度固定，就制成固定光衰减器。如果在光纤

47、中斜向插入蒸镀有不同厚度的一系列圆盘型金属薄腊的玻璃衬底，使光路中插入不同厚度的金属薄膜，就能改变反射光的强度，即可得到不同的衰减量，制成可变衰减器。 衰减片型光衰减器。衰减片型光衰减器直接将具有吸收特性的衰减片固定在光纤的端面上或光路中，达到衰减光信号的目的，这种方法不仅可以用来制作固定光衰减器，也可用来制作可变光衰减器。2光衰减器的性能指标。 衰减量和插入损耗。衰减量和插入损耗是光衰减器的重要指标，固定光衰减器的衰减量指标实际上就是其插入损耗，而可变衰减器除了衰减量外，还有单独的插入损耗指标，高质量的可变衰减器的插入损耗在1.0db以下，一般情况下普通可变衰减器的该项指标小于2.5db即可

48、使用。在实际选用可调衰减器时，插入损耗越小越好。但这势必会牵扯到价格。 光衰减器的衰减精度。衰减精度是光衰减器的重要指标。通常机械式可调光衰减器的衰减精度为其衰减量的0.1倍。其大小取决于机械元件的精密加工程度。固定式光衰减器的衰减精度很高。通常衰减精度越高，价格就越高。 回波损耗。在光器件参数中影响系统性能的一个重要指标是回波损耗。回返光对光网络系统的影响是众所周知的。光衰减器的回波损耗是指入射到光衰减器中的光能量和衰减器中沿入射光路反射出的光能量之比。高性能光衰减器的回波损耗在45db以上。事实上由于工艺等方面的原因，衰减器实际回波损耗离理论值还有一定差距，为了不致于降低整个线路回波损耗，

49、必须在相应线路中使用高回损衰减器，同时还要求光衰减器具有更宽的温度使用范围和频谱范围。3光衰减器的应用范围。固定式光衰减器主要用于对光路中的光能量进行固定量的衰减，其温度特性极佳。在系统的调试中，常用于模拟光信号经过一段光纤后的相应衰减或用在中继站中减小富余的光功率，防止光接收机饱和；也可用于对光测试仪器的校准定标。对于不同的线路接口，可使用不同的固定衰减器；如果接口是尾纤型的，可用尾纤型的光衰减器焊接于光路的两段光纤之间；如果是在系统调试过程中有连接器接口，则用转换器式或变换器式固定衰减器比较方便。在实际应用中常常需要衰减量可随用户需要而改变的光衰减器。所以可变衰减器的应用范围更广泛。例如由

50、于edfa、catv光系统的设计富余度和实际系统中光功率的富余度不完全一样，在对系统进行ber评估，防止接收机饱和时，就必须在系统中插入可变光衰减器，另外，在纤维光学（如光功率计或otdr）的计量、定标也将使用可变衰减器。从市场需求的角度看，一方面光衰减器正向着小型化，系列化、低价格方向发展。另一方面由于普通型光衰减器已相当成熟，光衰减器正向着高性能方向发展，如智能化光衰减器，高回损光衰减器等。四光隔离器光隔离器是一种非互易光学元件，它只容许光束沿一个方向通过，对反射光有很强的阻挡作用。在catv光传输系统中，由于光纤活动连接器，光纤熔接头，光学元件的存在和光纤本身的瑞利散射的作用，总是存在反

51、射光波，对系统性能产生有害的影响，因此就必须采用光隔离器消除反射波的影响，在光反射机，光放大器中都装有光隔离器，隔离器由起偏器，旋光器和检偏器三部分组成。起偏器是一种光学器件，当光束入射到它上面时，其输出光束变成了某一方向的线性偏振光，该方向就是起偏器的偏振轴。当入射光的偏振方向与起偏器的偏振轴垂直时光不能通过，因此起偏器又可作检偏器用。旋光器由旋光性材料和套在外面的永久磁铁组成，借助磁光效应，使通过它的光的偏振方向发生一定程度的旋转。光隔离器的工作原理为：起偏器与检偏器的偏振轴相差45o，当入射光经过起偏器时，被变成线偏振光，然后经旋光器，其偏振面被旋转45o，刚好与检偏器的偏振方向一致，于

52、是光信号顺利通过光隔离器而进入光路中。如果有反射光出现时，反射光通过检偏器和旋光器后，其偏振方向与起偏器的偏振方向正交而不能通过起偏器，从而达到了隔离反射光的目的，每级光隔离器对反射光的损耗高达35db以上。在catv系统中对光隔离器性能的要求是：正向损耗低、反向隔离度高、回波损耗高、器件体积小、环境性能好。由于光隔离器比较贵重，所以一般应用在光源中，在光纤线路中不用，只所以不用并不是不需要，而是从成本考虑。如果光隔离器价格便宜，插入损耗又小，可以在线路中应用，以提高系统性能。五、光开关光开关是一种光路控制器件，起着切换光路的作用，在光纤传输网络和各种光交换系统中，可由微机控制实现分光交换，实

53、现各终端之间、终端与中心之间信息的分配与交换智能化；在普通的光传输系统中，可用于主备用光路的切换，也可用于光纤、光器件的测试及光纤传感网络中，使光纤传输系统，测量仪表或传感系统工作稳定可靠，使用方便。在catv光网络中，为保证有线电视系统的不间断工作，应配备备份光发射机，当正在工作的光发射机出故障时，利用光开关就可以在极短的时间内（小于1ms）将备份光发射机接入系统，保证其正常工作。根据其工作原理，光开关可分为机械式和非机械式两大类。机械式光开关靠光纤或光学元件移动使光路发生改变，目前市场上的光开关一般为机械式，其优点是插入损耗低，一般小于1.5db；隔离度高，一般大于45db，不受偏振和波长

54、的影响。非机械式光开关则依靠电光效应、磁光效应、声光效应以及热光效应来改变波导折射率，使光路发生改变，这也是一项新技术，这类开关的优点是：开关时间短，体积小，便于光集成或光电集成；不足之处是插入损耗大，隔离度低。六、波分复用器在一根光纤内同时传送几个不同波长的光信号通信方式收做波分复用，采用波分复用技术，只要在发送端和接收端增加少量的合波、分波设备，就可以大幅度增加光纤的传输容量，提高经济效益。对于已经铺设的光缆，采用波分复用技术，也可实现多路传输，起到降低成本和扩充容量的作用。波分复用器在光路中起到合波和分波的作用，它把不同波长的光信号汇集（合波）到一根光纤中传输，到了接收端，又把由光纤传输

55、来的复用光信号重新分离（分波）出来。根据分光原理的不同，波分复用器又可分为枝镜型、干涉模型和衍射光栅型三种，目前市场上的产品大多数是衍射光栅型。波分复用器的主要指标有插入损耗、串音损耗、波长间隔和复用路数等。插入损耗是指因使用波分复用器而带来的光功率损耗，一般在15db左右。串音损耗表示波分复用器对各波长的分隔程度。串音衰耗越大越好，应大于20db。七、光接头盒、光配线箱、光终端盒由于每盘光缆长度大多在2.5km以下，因此在长距离光缆连接时需要连接光缆，为保证连接强度和在各种环境情况下使用，都要安装接头盒。光接头盒能够起密封和防水作用，它可以横式安装，也可以竖式安装。为了保证连接强度，先在一段

56、连接光缆之间用钢丝加固，然后将每根熔接好的光纤用插板分层排列。一根光缆输出，选择1*1接头盒，如果是一根光缆输入，n根光缆输出，选择1*n接头盒。当光缆芯数超过16对，订购时需要说明是多少芯光缆，以便内部增加光纤热收缩套管和光纤托板。当16芯以上光缆进入室内并分配给不同设备时需要安装光配线箱，光配线箱上有活动接头、法兰盘、光分路器，既可固定光缆、又可进行光设备的配接。当16芯以下光缆进入室内并且分配给不同设备时，可安装光终端盒，光终端盒一端和室外光缆连接，另一端分出若干根尾纤连接到光设备。在有线电视光网络系统中用到大量的光无源器件，光系统的质量与稳定性与光无源器件息息相关，即使有源器件采用世界著名品牌，如果无源器件不仔细加以选择，也会导致系统质量低劣。1