《光无源器件》

1、整理课件1光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件整理课件2光有源器件：光源光放大器光检测器光无源器件： 光连接器光耦合器光开关光隔离器光衰减器 光调制器光器件的分类光器件的分类作用 参数 原理 类型光环行器光波分复用器整理课件3第一节、光连接器第一节、光连接器一、功能：一、功能：用于光纤设备和光纤之间，光纤和光纤之间, 光纤与其它部件之间，设备和设备之间的连接。又叫活接头。光源光中继光检测器尾纤光耦合器光测试仪器光跳线整理课件4二、光纤连接器的典型类型及工作原理二、光纤连接器的典型类型及工作原理1、平面对接型光纤连接器、平面对接型光纤连接器 （FC型型face connect）结构：套筒插针

2、体插针体粘合剂光纤固定盘光纤 整理课件5FC 型光纤连接器型光纤连接器光连接器 整理课件6使用方法： 将带有接收光纤和发射光纤的插针体分别插入 套筒中，将螺旋拧紧，就实现了光纤的耦合。套筒插针体插针体粘合剂光纤固定盘光纤 材料：合金螺旋式连接整理课件7菲涅耳反射：菲涅耳反射：光在不同折射率的介质平面的交界面上会发生入射光的部分反射 。 问题所在问题所在：FC 型光纤连接器的接头时平面型，产生菲涅尔反射， 形成损耗和引入噪声 。整理课件82、直接接触型光纤连接器（PC型physical connect）插针体（包括光纤）的端面研磨成凸面球，使得被连接的光纤的端面可以直接接触，实现 物理结构的直接

3、连接。特点：优点： 减少了光的菲涅尔反射，避免了回波噪声。材料：陶瓷整理课件9端面的制备：整理课件10光连接器 3、矩形光连接器（、矩形光连接器（SC）FC型PC型预留空间以便耦合部分旋转，不能满足高密度安装要求。卡口式，能自锁和开启卡口式，能自锁和开启整理课件11SC 型光纤连接器型光纤连接器整理课件124、ST型连接器型连接器插销锁定式连接方式整理课件135、FO 型光纤连接器型光纤连接器结构图：作用：将带状光纤的光纤一根根分开，与单芯光纤连接。整理课件146、MT型光纤连接器型光纤连接器结构图：作用：多模带状光缆的光纤的一次连接。整理课件15三、三、 光纤连接器的参数光纤连接器的参数1、

4、插 入衰减意义：表征光连接器插入后引起的光路中的光信号 衰减的程度。定义： ac=10 Lg(Pin / Pout) (dB)影响光纤连接器衰减的因素： 参数不匹配：折射率、纤径 耦合缺陷：间隙横向偏移倾斜角端面不平整理课件162、重复性意义：在使用寿命期间允许实际插入损耗值偏离标称值的最大变化量。 ac =ac-aci max整理课件173、互换性描述同一种光纤连接器在相互代换时允许插入损耗的最大差值。a =ac1-ac2max意义：定义：整理课件18意义：表征连接时光纤端面对光的反射程度。回波损耗（反射损耗）：10Lg(P入/P反)4、回波损耗5、工作寿命意义：可插拔的最大次数整理课件19

5、四、四、 光纤通信对光连接器的要求光纤通信对光连接器的要求连接损耗低0.5dB连接损耗5km光纤损耗0.4dB重复性好寿命长一般1000次强度高环境稳定性好反射低 体积小，成本低，操作方便整理课件20五、陶瓷五、陶瓷PC型光纤连接器的主要技术指标型光纤连接器的主要技术指标插入损耗0.3dB重复性0.1dB互换性0.1dB反射损耗38dB寿命10000次温度范围4080整理课件21第二节第二节 光方向耦合器光方向耦合器一 、光方向耦合器对光信号实现分路、合路、插入、分配的一种无源器件。实现光功率的分配，对光的波长没有影响。功能：分路插入合路分配整理课件22二、二、 参数参数（1）插入损耗）插入损

6、耗合路器：nai=10Lg( ) i=1Pi /Po(dB)分路器：ai=10Lg(Pi / Po )i=1n(dB)意义： 表征插入光方向耦合器后对链路的光信号的衰减。定义：一般要求ai20dB整理课件24光连接器 （3）、分路比）、分路比分路时各个输出端口的光功率之比。ij定义：Tij=Pi/Pj光方向耦合器 意义：一般要求T在0.1：110：1整理课件25三、光纤耦合器的分类三、光纤耦合器的分类1、T型耦合器功能：将一个光纤的输入光功率按照一定的比例分配给两根光纤，或者将两根光纤的输入 光信号合在一起送入一根 光纤。用途： 光功率分配器或光功率组合器整理课件262、星型耦合器功能：将n根

7、光纤的输入光功率合 在一起，均匀的分给m 根光纤。用途：多端口功率分配器整理课件273、 定向耦合器功能： 取出光纤中向不同方向传送的光信号12341234用途：只能用于功率分路器。整理课件28四、基本结构四、基本结构1、 光纤型将几根光纤去涂覆后排列在一起，用熔断拉锥技术制作成光耦合器。整理课件29工作原理：光功率的比例分配与锥形的长度和包层的厚度有关整理课件302、 微光器件型 主要采用自聚焦渐变透镜半透镜半透镜ABGRIN圆柱透镜圆柱透镜GRIN圆柱透镜圆柱透镜整理课件313、波导型 在一个平面板的衬底上制作 需要形状的光波导，衬底既可以做支撑体也可以做波导的包层。玻璃玻璃 衬底衬底嵌嵌

8、 入波导入波导整理课件32整理课件334、对接型偶合器包层研磨包层研磨 匹配液匹配液 拼合拼合整理课件34五、 耦合级联12型22型级联1N型NN型整理课件35从22的光方向耦合器来推导NN型星型耦合器的参数特性：结论结论：（N 2N）/ 2个22的星型耦合器可以按照这样的思路组成2 N级阵列，形成NN型星型耦合器，其分路损耗为32 NdB.整理课件36光衰减器 第三节、光衰减器第三节、光衰减器一、 定义光衰减器是一种插入光传输链路中控制光能的衰耗的无源器件。固定光衰减器可变光衰减器整理课件37卡口式光衰减器整理课件38螺旋式光衰减器整理课件39光衰减器 二、 光纤通信对光衰减器的要求：（1）

9、模式无关（2）低的反射率（3）宽的光谱范围（4）环境的稳定性传导模偏振模整理课件40光衰减器 三、光衰减器的类型光衰减器的衰减机理吸收反射遮去衍射整理课件41光衰减器 1、固定衰减器（1）位移式固定衰减器遮光整理课件42光衰减器 （2）衰减片型固定衰减器无准直透镜型：FIBER FIBER衰减片衰减片利用吸收光的衰减片不能用于大功率的光路中整理课件43光衰减器 渐变折射率透镜衰减器：FIBER衰减片衰减片渐变折射率透镜渐变折射率透镜整理课件44光衰减器 2、可变衰减器步进式渐变式（1）双轮式可变衰器自聚焦透镜自聚焦透镜衰减盘衰减盘整理课件45光衰减器 （2）平移式衰减器自聚焦透镜自聚焦透镜连续

10、可变衰减片：表面膜 对光的吸收系数呈线形变化思考： 为什么可变衰减片以倾斜放置？光的透射率：Tp=d0+ks整理课件46光衰减器 四、光衰减器的参数。四、光衰减器的参数。（1）衰减值光路中插入光衰减器后为光链路提供的标称衰减值。A=10Lg(Pin/Pout)（dB）(2)插入衰减衰减器的标称值为0时对光路的衰减值。ai (dB)整理课件47光衰减器 (3)衰减精度衰减的实际值对应于标称值的相对变化量=(A/An) 100(4)使用波长衰减器正常工作时的波长区域。整理课件48光开关 第四节、光开关第四节、光开关一一 、功能、功能光开关是一种光路控制器，起转换光路的作用。如：保护倒换光端机光端机

11、光端机光端机12光开关光开关12光开关光开关整理课件49光开关 全光交换：12空间光交换空间光交换12时隙光交换时隙光交换光纤延时线光纤延时线T.整理课件50T3 T2 T1T4T1T2T3T4复合光交换2t4t6t光开关或耦合器光开关或耦合器T2 T3 T4T1光开关 整理课件51整理课件52整理课件53光开关 二、光开关的类型（1）机械式光开关移动光纤式移动棱镜式原理整理课件54光开关 光纤光纤1玻璃套筒玻璃套筒方空玻璃套筒方空玻璃套筒套管套管光光 纤纤2光纤光纤3光纤光纤1光纤光纤2光纤光纤3移动光纤式：整理课件55光开关 移动棱镜式：棱棱 镜镜自聚焦透镜自聚焦透镜整理课件56光开关 新

12、型的微光机电系统光开关微光机电系统（MOEMS）光开关微机电系统（MEMS）技术与传统的光技术的结合整理课件57光开关 整理课件58整理课件59光开关 （2）电光式光开关场效应晶体高折射率玻璃棱镜vVVt整理课件60（3）热光开关整理课件61（4）SOA光开关半导体光放大器控制电压整理课件62光开关 二、 参数（1）插入损耗ai=10Lg(Pin/Pout) (dB)(2) 通断消光比开关处于接通状态的输出光功率和处于断开状态的输出光功率之比。 a=10Lg(P通/P断)整理课件63光开关 (3)寿命允许转换光路的次数（4）转换速度光通道的设置开关：110ms 保护倒换：110us分组交换：1

13、ns外调制：10ps整理课件64光隔离器 第五节 光隔离器一、 定义光隔离器是一种防止光沿传输光程返回的无源器件。整理课件65光隔离器 光隔离器光隔离器整理课件66光隔离器 二、工作原理基于法拉第效应法拉第效应在偏振光的传播方向外加电磁场时，其偏振方向会旋转一定的角度。 =VBL (V费尔德常数、L材料厚度、B磁场 强度)无论光的传播方向如何，顺着外加磁场的传播方向观察，偏振光按顺时针的方向旋转.整理课件67光隔离器 BB光的不可逆光的不可逆 性性整理课件68光隔离器 光隔离器的工作原理：偏振器偏振器法拉第旋转器法拉第旋转器B偏振器偏振器45454590NO PASS45整理课件69光隔离器

14、三、参数（1）正向插入衰减 沿光传播方向的衰减。a fi=10Lg (Pin/Pout)（dB）(2)隔离度反向衰减，反向光被阻止的程度。A=10Lg(Pin/Pout) (dB)以反向方向为参考方向整理课件70光环行器 第六节、第六节、 光环形器光环形器基本功能：123用途：用于光放大器和光时域反射仪。整理课件71光调制器 第七节、光调制 器一、 光调制技术内调制技术：也称直接调制技术，直接将电信号驱动光源产生调制信号。光源光源电信号电信号光信号整理课件72光调制器 优点：设备简单缺点：有啁啾-电流进去后，出来有一定的时延差，使光谱变宽产生色散。不利于高速 数字通信外调制 技术整理课件73光

15、调制器 外调制技术 ： 间接调制恒流驱动电路恒流驱动电路光源光源恒定光恒定光恒定电流恒定电流外调制器外调制器信号源信号源克服了啁啾现象，在高速通信中得到广泛的应用。外调制需要用到光调制器整理课件74光调制器 光调制器主要基于电光效应、磁光效应、声光效应等。二、 外调制器的原理及分类（1）磁光调制器原理基于法拉第效应光通过介质传播时，若在垂直于光的传播方向上加一个磁场，则光的偏振方向发生一定的顺时针偏转，其角度与介质的长度、外加磁场成正比。整理课件75光调制器 接电流接电流马吕斯定律：I=I0cos2a整理课件76光调制器 （2 ）电光调制器 电光晶体电光调制的原理基于偏振光的双折射效应。（通过

16、电光晶体的两个垂直分量的相角与调制电压有关）整理课件77要点总结要点总结1、光器件与电器件的比较、光器件与电器件的比较电源电源电探头电探头电阻电阻电混频器电混频器电插头电插头二极管二极管激光器激光器光检测器光检测器光衰减器光衰减器波分复用器波分复用器光纤连接器光纤连接器隔离器隔离器分支器（三通）分支器（三通）光方向耦合器光方向耦合器MODEL光调制器光调制器整理课件78要点总结要点总结2、 FC 型光纤连接器的结构、缺点型光纤连接器的结构、缺点光纤光纤插针体插针体套筒套筒平面对接型光纤连接器产生菲涅尔反射平面对接型光纤连接器产生菲涅尔反射整理课件79要点总结要点总结3、PC 型光纤连接器、型光

17、纤连接器、SC 型型 光纤连接器、光纤连接器、FO型光纤连接器各自的特点。型光纤连接器各自的特点。PC 型光纤连接器：型光纤连接器：物理接触型，实现物理上的直接接触，克服了菲涅尔反射。物理接触型，实现物理上的直接接触，克服了菲涅尔反射。SC 型型 光纤连接器：光纤连接器：矩形，方便安装，降低精度要求矩形，方便安装，降低精度要求FO型光纤连接器：用于将带状光纤的每型光纤连接器：用于将带状光纤的每 一根光纤一根光纤单独分离出来单独分离出来整理课件80要点总结要点总结3、 光耦合器与光波分复用器的区别：光耦合器与光波分复用器的区别：光耦合器光耦合器光功率的合与分光功率的合与分光波分复用器光波分复用器

18、光波长的分与合光波长的分与合整理课件81要点总结要点总结4、 22型光纤耦合器的级联型光纤耦合器的级联利用（利用（N 2N）/ 2个个22的星型耦合器可以的星型耦合器可以组成组成2 N级阵列，级阵列， 形成形成NN型星型耦合器，其型星型耦合器，其 分路损耗为分路损耗为32 N dB.整理课件82要点总结要点总结5、 双轮可变衰减器的原理双轮可变衰减器的原理自聚焦透镜自聚焦透镜自聚焦透镜自聚焦透镜衰减盘衰减盘衰减盘衰减盘整理课件83要点总结要点总结6、光开关在光纤通信中的用途、光开关在光纤通信中的用途倒换备用倒换备用光交换光交换空分光交换空分光交换时分光交换时分光交换复合光交换复合光交换整理课件84要点总结要点总结7、 光隔离器的作用及工作光隔离器的作用及工作 原理原理光隔离器是一种防止光沿传输光程光隔离器是一种防止光沿传输光程 返回的无源器件。返回的无源器件。基于法拉第效应基于法拉第效应在偏振光的传播方向外加电磁场时在偏振光的传播方向外加电磁场时 ，其，其偏振方向会旋转一定的角度。偏振方向会旋转一定的角度。 =VBL=VBL 无论光的传播方向如何，顺着外加磁场无论光的传播方向如何，顺着外加磁场的传播方向观察，偏振光按顺时针