无源光通讯基础知识培训课件

无源光通讯基础知识培训2013-5-16目录定义：需要外加能源驱动工作的光电子器件分类：

半导体激光器LD（VCSEL,FP,DFB）半导体光探测器PT（PDPINAPD)光纤激光器光放大器光波长转换器光调制器光开关/路由器

这些器件是光发射、光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。电子发射器光发射器光接收器电子接收器信息信息语音视频数据调制复用电信号光信号电信号解调解复用语音视频数据光纤传输幅度时间幅度时间光发射器+传输光纤+光接收器=基本的光纤通信系统光纤是一种导光的石英玻璃纤维，光在纤芯内由于全反射作用而向前传播。当光沿纤芯向前传播时，同时存在反射和折射现象。

反射：当纤芯中的光传到芯/包界面时，被反射回纤芯内。

折射：当纤芯中的光传到芯/包界面时，透过界面进入包层。光纤的导光原理：纤芯core：高折射率玻璃芯，用来传送光；包层coating：低折射率硅玻璃包层，与纤芯一起形成全反射条件；涂敷层：树脂涂层，用于加强用。保护套jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。按照光纤的模式分类

单模（Single-Mode）：中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。模间色散很小，适用于远程通讯。要求光源谱宽要窄，稳定性要好。

多模（Multi-Mode）：中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。模间色散较大，限制了传输数字信号的频率和距离，一般几公里。

按折射率分类

阶越(突变)光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。单模光纤都采用突变型。

渐变折射率光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。多模光纤中传输光有很多传播路径(“模式”)单模光纤只允许光有一个传播路径多模光纤优点：纤芯大，易熔接，传输系统投资小缺点：色散太大，衰减大。只适用于短距离，小容量的传输应用单模光纤

优点：色散小，衰减小。适用于长距离、大容量的传输应用缺点：纤芯小，熔接衰减大。传输系统投资大定义：

光纤与光纤之间进行可拆卸链接的器件（它把光纤的两个端面精密对接起来，以使发光光纤输出的光能量最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减小到最小。）分类：（1）连接器插头。材料有不锈钢、全陶瓷、玻璃和塑料（2）跳线。将一根光纤的两头都装上插头，称为跳线。（3）转换器。把光纤接头连接在一起的器件称为转换器，俗称法兰盘。（4）变换器。将某一种型号的插头变换成另一型号插头的器件。光纤连接器用氧化锆陶瓷插芯光纤跳线3D端面几何尺寸示图曲率半径：10~25mm(PC),7~12mm(APC)光纤高度：-100~100nm顶点偏移：0~50um光学指标插入损耗指光纤中的光信号通过连接器后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数，其表达式为：IL=-10Log

其中—输出端光功率

—输入端光功率插入损耗越小越好，一般要求应不大于0.3dB。对于多模光纤连接器来讲，注入的光功率应经过稳模器，滤去高次模，使光纤中的模式为稳态分布，测试的损耗比较准确。光学指标回波损耗回波损耗又称为后向反射损耗。它是指在光纤连接处，后向反射光相对输入光的比率的分贝数，其表达式为

RL=-10Log

——后向反射光功率

——输入光功率回波损耗越大越好，以减少反射光对光源和系统的影响。实际应用的连接器，插针表面经过了专门的抛光处理，可以使回波损耗更大，一般不低于45dB。光连接器—FC型

这种连接器最早是由日本NTT研制。FC是FerruleConnector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。优点：结构简单，操作方便，制作容易。光连接器—SC型

由日本NTT公司开发。其外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。优点：价格低廉插拔操作方便，插入损耗波动小，抗压强度较高，安装密度高。光连接器—LC型

采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.25mm。这样可以提高光配线架中光纤连接器的密度。目前，在单模方面，LC类型的连接器实际已经占据了主导地位，在多模方面的应用也增长迅速。

清洗的方法是：用裹有医用药棉的牙签或竹签蘸酒精，对适配器的陶瓷套筒进行清洗，再用不蘸酒精的裹有医用药棉的牙签或竹签送入套筒进行清洗，最后用吹气球清除残留在套筒内壁上的残留物。在日光灯下观看陶瓷套筒的清洁度，不允许有任何杂质。否则，重新做清洁工作。擦拭柱面擦拭顶端和端面干法或湿法擦拭端面测试跳线接头擦拭清洁方法：手握跳线，使跳线陶瓷插芯垂直于光纤擦拭纸上，沿着光纤擦拭纸的纹路。按单一方向轻轻擦拭2-3次，不能来回擦拭，不能在光纤擦拭纸的同一位置反复擦拭。注意事项：擦拭纸选择超低粉尘，质地纯净，韧性好，不产生纤维屑等特点的无尘棉或无尘纸。擦拭方式：沿一个方向擦拭端面，可视情况选择干擦和湿擦方式拭擦端面。耦合器（coupler）主要功能再分配光信号

重要应用在光纤网络

尤其是应用在局域网

在波分复用器件上应用基本结构耦合器是双向无源器件基本形式有树型、星型——与耦合器对应的有分路器（splitter）光纤分路器：用来实现光波能量的分路与合路的器件。它将一根光纤中传输的光能量按照既定的比例分配给两根或者是多根光纤，或者将多根光纤中传输的光能量合成到一根光纤中。

光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件。常用M×N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。1×2、1×4、2×2等。光纤分路器的类型：光分路器按分光原理可以分为：

熔融拉锥型（光纤型）

平面波导型(PLCSPLITTER)。主要技术指标（1）插入损耗。（2）附加损耗。（3）分光比。（4）隔离度。光纤分路器的优点1、附加损耗低2、方向性好3、偏振敏感性低4、高性价比5、环境和机械稳定性高光衰减器用途：

主要用于光纤通信系统的特征测试和其他测试中，对光有一定的衰减量的器件，根据衰减量的变化，可分为固定衰减器和可变衰减器光衰减器基本原理：

在玻璃基片上蒸镀透射系数（或反射系数）变换较小的金属膜，使通过镀膜玻璃片的光功率被膜层材料吸收一部分，光强度受到衰减。光隔离器隔离器由起偏器，旋光器和检偏器三部分组成。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，总是存在反射光波，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