光器件基础知识培训课件

光器件基础知识培训16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。18、福不虚至，祸不易来。19、久在樊笼里，复得返自然。20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。光器件基础知识培训光器件基础知识培训16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。18、福不虚至，祸不易来。19、久在樊笼里，复得返自然。20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。IntroductionofopticaldevicesusedinCommunicationsystem1.Profile2.Introductionofbasicparameters3.TOSA,ROSAandBOSA(Activedevices)4.PassivedevicesProfile

通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种类型。不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能独立表现出其外特性的器件就是无源器件。否则就称为有源器件。有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些器件是光发射机、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。光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺少的。

高中化学相比物理学科来说，难度并不大，相比于高中物理，化学的知识点更容易被学生理解，同时，高中化学试卷中的题型也几乎是不变的。因此，学生应该将高中化学变成自己的优势学科，在高考中为自己建立优势。但是很多学生的化学成绩却不尽人意，甚至有的人觉得化学很难以理解。其实不是这样，大部分学生学不好化学是因为他们的学习方法出了问题，没有找到最适合自己的学习方法。只要学习方法适合自己，学生就可以很快走出化学成绩不如意的瓶颈，从而完成化学学科的提分。一、课堂认真听讲，做好笔记再次，学生一定要敢于发言。初次接触高中化学的某些知识时，学生可能会产生这样那样的问题，学生不能任由不理解的知识点一直驻扎在心里，要把握住老师提问的机会，勇敢地举手回答问题，这样，老师才能从学生理解的思维中找到教学的症结所在，才能为学生解答疑惑。同时，学生积极主动地回答问题，往往不仅能调动课堂的积极性，还能够促进学生的脑力劳动，有助于学生开动脑筋进行思考，真正达到课堂授课的目的。最后，学生一定要学会记录课堂笔记。某些学生一直存在着某个错误思想，那就是课本上什么知识都有，为什么还要记笔记？这种想法往往助长了学生的懒惰之心，不利于学生开动脑筋进行知识点的思考和理解，如果学生真的想学好高中化学，就要养成认真记录课堂笔记的习惯。记笔记的习惯往往有利于学生理解和记忆课堂上的某些难以理解的知识点，除此之外，记笔记还有助于学生注意力的集中，学生的注意力需要一直跟着老师的教学思路，因此很难走神。最有利的一项作用就是为学生日后的复习工作提供了非常充足的条件。记了笔记的学生在复习工作的开展时往往会比较轻松和容易，他们只需要参照笔记有针对性地进行知识点的记忆与复习，而那些不记笔记的学生复习起来往往就比较盲目。二、课下及时巩固，解决存在的问题学生如果想要学好高中化学，就不能只靠课堂认真听讲来提高化学成绩，还要依靠课后的及时巩固来帮助自己完成对化学学科的更深层次的理解。在课后巩固的过程中，学生要完成一个发现问题、改正问题的过程。学生在学完某一部分的知识点时，可能在课堂上觉得自己所有的问题都已经清楚明了，其实不然，等学生回过头进行课堂笔记的梳理与巩固时，往往就会发现很多问题，而这些问题往往就是学生对知识点真正不理解的地方。所以学生一定要重视这些问题，要及时查阅资料或者询问他人来解决这些知识点的疑问与漏洞。除了对知识点的巩固外，学生还应该对自己课堂的听课状态进行回顾与总结，学生可以从自己课堂笔记的记载情况中总结出自己的课堂听课状态，然后对自己在听课时候的不足进行反思，并提醒自己及时改正。学生一定不能羞于向老师开口提问，一旦遇到不能解决的问题，学生就要及时向老师提问，解决困惑。学生在遇到不能独立解决的问题时，要去请教老师，或许老师的三言两语就可以轻松化解学生的疑惑，甚至还会让学生对高中化学的理解能力得以提高。三、准备一个备忘录，将容易记错记混的知识点写在上面，随时记忆我们不难发现，很多化学成绩优异的学生往往都有个记忆本，这个本子上往往记录着某些不易记忆的方程式或者是其他知识点。学习成绩的优异并不仅仅靠学生的天分，更多的是学生学习能力和用功的程度。正如爱迪生所说的，“天才是百分之一的天分加上百分之九十九的汗水”，学生如果想要提高自己的化学成绩，就需要从基础入手，从小事出发，积极努力地学习。学生在备忘录上可以记载易错的知识点，高中化学往往会有难以理解的部分，这一部分的题目往往容易导致学生反复出错。因此，学生可以将自己反复出错的知识点记在备忘录上，或者学生可以直接将这一部分的例题抄在备忘录上，一有时间就拿出来进行翻阅巩固。除此之外，备忘录上还可以记载某些规律性的知识，或者是某些物质的特殊性质，学生不能够牢记的部分知识点都可以记录到备忘录中。例如，卤素离子的还原性顺序，某些物质进行萃取时的分层现象及颜色等等。尤其是对化学基础相对较差的学生来说，将某些规律性的知识记到备忘录上，并及时翻看，往往能够有助于某些基础题目的解答，还有利于差生巩固自己的知识漏洞。四、多做典型题目，巩固所学知识点化学作为理科中的一门重点学科，成绩的提高不能只靠知识点的理解与记忆，往往还需要题目的累积与练习。学生在进行高中化学学科的学习时，一定要注重题目的积累，多做些典型的题目有利于知识点的巩固，以及解题思维的形成。想要提高高中化学的成绩就需要多做题，从题目中掌握多种知识点的运用法则，并掌握正确的解题思维。同时，多做题还可以开拓学生的思维宽度，能够让学生在题目中总结出解题的多种思路，这样不仅有助于学生认识化学题目，还有助于学生在日后的考试中见到题目时会有“似曾相识”的感觉，能够迅速反应出某道题目的解题思路，使得学生在高中化学的考试中做起题目来能够得心应手。综上所述，高中化学其实并不难，学生只需要掌握一定的学习技巧与方法就可以轻松应对考试了。即使是化学基础较差的学生也不必担心，只需要按照常规的学习方法进行高中化学学科的学习，也可以提高自己的化学成绩。环境的好坏和学生的思维起伏情况是息息相关，密不可分的，学生在自己感兴趣的领域和环境中思维非常活跃，掌握知识的能力和速度都有显著的提高，有利于创造力的发展，而对不感兴趣的内容，学生思维是混乱的，注意力不集中，思维比较僵化，创造能力等全面低落，学习效率普遍较低，不利于学生创造力的发展。因此，教师在历史教学中创造让学生感兴趣的教学环境很重要，这样在学生学习过程中通过引导大力鼓励学生发展思维，从多个角度努力探索，创造性地提出一些探究问题，在课堂模式方面进行民主改进，激发学生探究创新能力，然后再用丰富且有趣的实践活动进一步引导和发展学生的想象力，用情境来打造学生实践创新的平台。这样才能使学生在历史长河中、多故事的环境中成长为创新人才。笔者认为培养学生创新能力可以从教学观念、创新兴趣、创新教学这几个角度进行探索研究，可能会取得不错的成效。一、创新观念的树立高中生的思维比较活跃，全面性、独创性有了很大提升，容易引导，但是高中历史教师因为长期以来的旧思想观念和传统课堂的影响不容易转变教学观念，这就要求教师在历史教学中首先要转变自己的教学观念，保持创新的思想意识，这样才能把握学生在课堂上表现出来的创新点。而且只有教师的创新观念树立起来才能引导学生创新意识和实践能力的发展，才能在教学中灵活运用创新的教学方法突破传统的课堂模式。而在历史创新教学过程中很容易进入一个误区，那就是太关注表面化的创新，比如，一些不太起眼的小制作和小发明；还有学生在课堂上胡乱的，没有根据地对一个问题发表一些古怪搞笑的看法，这些都是流于表面形式的假创新。学生根据历史教学内容结合自身的学习特点，有根据、有策略地提出见解或独特的看法，这才是符合新课程改革要求的真创新。二、明确创新主体历史教学实践活动的安排需要考虑以学生学习兴趣为基础，把握以学生为创新主体的中心思想，明确教师的引导、辅助角色，创造学生喜欢的教学环节，突出学生的创新实践主体地位。在历史实践课堂上，通过引导和督促等形式，能有效地促进学生解决问题和探究问题，这个过程中的思维和行为表现能体现非常多的创新。教师在教学中用鼓励满足学生的自尊心，这样就能进一步激发学生的学习兴趣，使学生的创造性思维变得更活跃。三、课堂结构改变创新传统灌输式教学模式极力维护和发挥教师的作用，过多地限制学生积极主动创造性思维和表现。学生普遍反映自己不喜欢当课堂的听众，厌学、走神等现象也就变得很常见，这不利于学生创造性思维的发展。因此，组织课堂结构的时候就应该创新性地把学生作为主角建设课堂环境，教师转变态度，平等、宽容、友善地容纳学生的爱好、个性和人格，多鼓励性地引导学生参与历史教学过程中的实践活动，在宽松和谐的教育环境中锻炼和发展创新能力。只有这样才能把课堂结构设计和学生的特色结合起来，展现其聪明才智和创造力。历史课堂教学中多向交流的合作学习、教师和学生随时互换角色有意识地合作设计活动等课堂结构的创新，体现了集体合作的创造性思维。四、打破思维定势历史教学中应该保持学生自由，从多个角度让学生去尝试，发散性思维才能打破思维定势，发现新的问题，从而有利于教师从独特的角度组织教学。然后教师通过激励学生，通过各种形式对提出的疑问进行探究讨论，总结规律或者方法，实现创新性解决问题。这其中尤其注意引导学生批判性思维的发展，敢于进行论证钻研，培养学生打破思维定势的意识。教师也可以根据自己的经验和见解，在教学中从独特的角度提出疑问创设情境，刺激学生的思维转变。另外，综合问题分析解决能力也需要学生发挥创新思维，才能找到更多的突破角度，才能实现创新能力的提高。总之，在高中历史课堂教学过程中，教师设计的环境好坏和学生的兴趣高低是紧密联系的，想要学生在思想、行为等方面有所创新，就应该让学生学会分析问题，把问题简单化处理，学会交流合作，提出对知识学问的不同见解，学会求同存异，从集体的探讨中发现独到的一面，逐渐提高思维的发散性，同时注意保持思维的活跃，防止走神等分散思维的行为，克服思维定势，这样才能使创新能力得以发展。光器件基础知识培训16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。光器件基1光器件基础知识培训课件2光器件基础知识培训课件3光器件基础知识培训课件4光器件基础知识培训课件5Basicparameters1、插入损耗：IL---InsertionLoss2、回波损耗：RL---ReturnLossBasicparameters1、插入损耗：IL---In6IL测量IL测量7RL测量RL测量83、方向性：DIR---Directivity4、过盈损耗：EL---ExcessLoss3、方向性：DIR---Directivity95、损耗一致性：ILUniformity:ILmax-ILmin6、波长依存损耗：WDL:WavelengthDependentLoss5、损耗一致性：ILUniformity:ILmax-IL10PDL是光器件或系统在所有偏振状态下的最大传输差值。它是光设备在所有偏振状态下最大传输和最小传输的比率。PDL定义如下：

PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕

其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT）的最大传输和最小传输。PDL是光器件或系统在所有偏振状态下的最大传输差值。它是光设117、温度依存损耗TDL:TemperatureDependentLossTDL(25℃~85℃)=TDL(85℃)-TDL(25℃)TDL(25℃~-40℃)=TDL(-40℃)-TDL(25℃)TDL(85℃~-40℃)=TDL(-40℃)-TDL(85℃)光器件基础知识培训课件12TOSATOSA13(1)在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴.(2)在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。(3)在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。(1)在正常状态下，电子处于低能级E1，在14光器件基础知识培训课件15光器件基础知识培训课件16光器件基础知识培训课件17光器件基础知识培训课件18光器件基础知识培训课件19光器件基础知识培训课件20光器件基础知识培训课件21光器件基础知识培训课件22光器件基础知识培训课件23光器件基础知识培训课件24光器件基础知识培训课件25光器件基础知识培训课件26光器件基础知识培训课件27光器件基础知识培训课件28光器件基础知识培训课件29ROSAROSA30光器件基础知识培训课件31光器件基础知识培训课件32光器件基础知识培训课件33光器件基础知识培训课件34光器件基础知识培训课件35光器件基础知识培训课件36光器件基础知识培训课件37光器件基础知识培训课件38光器件基础知识培训课件393.Passivedevices

一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外，还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少的。虽然对各种器件的特性有不同的要求，但是普遍要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。本节主要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。3.Passivedevices

一个40

3.1连接器和接头连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件，主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接器的一般性能。接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器，其特性主要取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有许多种类型，其中精密套管结构设计合理、效果良好，适宜大规模生产，因而得到很广泛的应用。3.1连接器和接头41

表3.5光纤连接器一般性能表3.5光纤连接器一般性能42图3.27示出精密套管结构的连接器简图，包括用于对中的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中实现连接。要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在1μm以内，轴线倾角小于0.5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。对于高反射损耗的连接器，要求光纤端面为球面或斜面，实现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢，但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、耐磨，热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温度范围(插入损耗变化±0.1dB)大大改善。图3.27示出精密套管结构的连接器简图，包43图3.27套管结构连接器简图图3.27套管结构连接器简图44一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器配合高密度带状光缆，适用于接入网或局域网的连接。对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平均损耗达0.05dB/个。一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度45

3.3.2光耦合器耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器。

1.耦合器类型

图3.28示出常用耦合器的类型，它们各具不同的功能和用途。T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器，见图3.28(a)，其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。3.3.2光耦合器46图3.28常用耦合器的类型

图3.28常用耦合器的类型47这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组合器。星形耦合器这是一种n×m耦合器，见图3.28(b)，其功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤，m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分配器。定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分别取出光纤中向不同方向传输的光信号。见图3.28(c)，光信号从端1传输到端2，一部分由端3输出，端4无输出；光信号从端2传输到端1，一部分由端4输出，端3无输出。定向耦合器可用作分路器，不能用作合路器。这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器48波分复用器/解复用器(也称合波器/分波器)这是一种与波长有关的耦合器，见图3.28(d)。波分复用器的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号，分配给不同的接收机。

2.基本结构耦合器的结构有许多种类型，其中比较实用和有发展前途的有光纤型、微器件型和波导型，图3.29~图3.32示出这三种类型的有代表性器件的基本结构。波分复用器/解复用器(也称合波器/分波器)这49

图3.29光纤型耦合器(a)定向耦合器；(b)8×8星形耦合器；(c)由12个2×2耦合器组成的8×8星形耦合器图3.29光纤型耦50光纤型把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各种器件。这种方法可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型耦合器和波分解复用器。图3.29(a)和(b)分别示出单模2×2定向耦合器和多模n×n星形耦合器的结构。单模星形耦合器的端数受到一定限制，通常可以用2×2耦合器组成，图3.29(c)示出由12个单模2×2耦合器组成的8×8星形耦合器。图3.29(a)所示定向耦合器可以制成波分复用/解复用器。如图3.30，光纤a(直通臂)传输的输出光功率为Pa，光纤b(耦合臂)的输出光功率为Pb，根据耦合理论得到Pa=cos2(CλL)(3.28a)Pb=sin2(CλL)光纤型把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制51图3.30光纤型波分解复用器原理图3.30光纤型波分解复用器原理52式中，L为耦合器有效作用长度，Cλ为取决于光纤参数和光波长的耦合系数。设特定波长为λ1和λ2，选择光纤参数，调整有效作用长度，使得当光纤a的输出Pa(λ1)最大时，光纤b的输出Pb(λ1)=0；当Pa(λ2)=0时，Pb(λ2)最大。对于λ1和λ2分别为1.3μm和1.55μm的光纤型解复用器，可以做到附加损耗为0.5dB，波长隔离度大于20dB。

微器件型用自聚焦透镜和分光片(光部分透射，部分反射)、滤光片(一个波长的光透射，另一个波长的光反射)或光栅(不同波长的光有不同反射方向)等微光学器件可以构成T型耦合器、定向耦合器和波分解复用器，如图3.31所示。式中，L为耦合器有效作用长度，Cλ为取决于光纤53

图3.31微器件型耦合器(a)T形耦合器；(b)定向耦合器；(c)滤光式解复用器；(d)光栅式解复图3.31微器件型54波导型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或半圆形。图3.32示出波导型T型耦合器、定向耦合器和用滤光片作为波长选择元件的波分解复用器。

波导型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，55图3.32波导型藕合器图3.32波导型藕合器56光器件基础知识培训课件57光器件基础知识培训课件58

3.3.3光隔离器与光环行器耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可以互换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好，目前插入损耗的典型值约为1dB，隔离度的典型值的大致范围为40~50dB。3.3.3光隔离器与光环行器59首先介绍一下光偏振(极化)的概念。单模光纤中传输的光的偏振态(SOP：StateofPolarization)是在垂直于光传输方向的平面上电场矢量的振动方向。在任何时刻，电场矢量都可以分解为两个正交分量，这两个正交分量分别称为水平模和垂直模。隔离器工作原理如图3.34所示。这里假设入射光只是垂直偏振光，第一个偏振器的透振方向也在垂直方向，因此输入光能够通过第一个偏振器。紧接第一个偏振器的是法拉弟旋转器，法拉弟旋转器由旋光材料制成，能使光的偏振态旋转一定角度，例如45°，并且其旋转方向与光传播方向无关。首先介绍一下光偏振(极化)的概念。单模光纤中60图3.34隔离器的工作原理图3.34隔离器的工作原理61法拉弟旋转器后面跟着的是第二个偏振器，这个偏振器的透振方向在45°方向上，因此经过法拉弟旋转器旋转45°后的光能够顺利地通过第二个偏振器，也就是说光信号从左到右通过这些器件(即正方向传输)是没有损耗的(插入损耗除外)。另一方面，假定在右边存在某种反射(比如接头的反射)，反射光的偏振态也在45°方向上，当反射光通过法拉弟旋转器时再继续旋转45°，此时就变成了水平偏振光。水平偏振光不能通过左面偏振器(第一个偏振器)，于是就达到隔离效果。然而在实际应用中，入射光的偏振态(偏振方向)是任意的，并且随时间变化，因此必须要求隔离器的工作与入射光的偏振态无关，于是隔离器的结构就变复杂了。一种小型的与入射光的偏振态无关的隔离器结构如图3.35所示。法拉弟旋转器后面跟着的是第二个偏振器，这个62图3.35一种与输入光的偏振态无关的隔离器图3.35一种与输入光的偏振态无关的隔离器63具有任意偏振态的入射光首先通过一个空间分离偏振器(SWP:SpatialWalkoffPolarizer)。这个SWP的作用是将入射光分解为两个正交偏振分量，让垂直分量直线通过，水平分量偏折通过。两个分量都要