第4章2光路無(wú)源器件

1、l在光纖線(xiàn)路中無(wú)源器件：l光纖連接器l光纖定向耦合器l光衰減器l光隔離器l對(duì)光無(wú)源器件的要求： 1插入損耗小 2使用方便 3規(guī)格標(biāo)準(zhǔn) 4可靠性高 5能反復(fù)操作 6溫度效應(yīng)小 7耐沖擊 8體積小光纖連接器l光纖連接器主要指光纖活動(dòng)連接器，俗稱(chēng)活動(dòng)接頭或法蘭盤(pán)l它用于設(shè)備（如光端機(jī)，光測(cè)試儀表等）與光纖之間的連接、光纖與光纖之間的連接或光纖與其他無(wú)源器件的半永久連接l它是組成光纖通信系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)不可缺少的一種重要無(wú)源器件l光纖連接器的結(jié)構(gòu) 精密套管結(jié)構(gòu)連接器l光纖連接器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 簡(jiǎn)單的說(shuō)，光纖連接器是由兩個(gè)插頭、一個(gè)插座三部分構(gòu)成，關(guān)鍵是：光纖的纖芯中心要與插頭、插座的中心完全一致。l對(duì)于光纖

2、連接，最重要的是如何需要連接的兩根光纖的軸心對(duì)準(zhǔn)。因?yàn)閮筛饫w軸心的偏離或兩根光纖的端面之間有夾角等等都會(huì)引起連接損耗l光纖連接器的耦合方式 目前按常用的光纖連接器是以端面直接耦合為基礎(chǔ)的端面對(duì)接連接器。單模光纖連接器即屬于這一種l單模光纖連接器，在套管與插頭之間置有精密陶瓷套管，能夠比較精確地校準(zhǔn)兩插頭成一直線(xiàn)，這種連接器的鏈接損耗可以達(dá)到0.2dB以下l光纖連接器的要求l光纖連接器的作用：將需要連接起來(lái)的單根或多根光纖芯線(xiàn)的端面對(duì)準(zhǔn)、貼緊并能多次使用l光纖連接器滿(mǎn)足條件：1、連接損耗?。哼B接損耗是評(píng)價(jià)光纖連接器的主要指標(biāo)，目前各種不同結(jié)構(gòu)的單模光纖連接器的插入損耗為0.1-0.5dB左右2

3、、裝拆方便3、穩(wěn)定性好。連接后，插入損耗隨時(shí)間、環(huán)境的改變變化不大4、重復(fù)性好。一般要求重復(fù)使用次數(shù)大于1000次5、互換性好。要求同一種型號(hào)的活動(dòng)連接器可以互換6、體積小，成本低l光纖連接器的種類(lèi)光纖定向耦合器l光通信中經(jīng)常需要把多個(gè)光信號(hào)耦合到一起，或?qū)⒐庑盘?hào)分到多根光纖中，光耦合器可以實(shí)現(xiàn)這些功能l按光強(qiáng)分配l按光波長(zhǎng)分配l光纖定向耦合的種類(lèi)l按端口分類(lèi)：X形（22）Y形（12）星形（NN，N2）樹(shù)形（1N，N2）l按基本結(jié)構(gòu)分類(lèi)光纖型微器件型波導(dǎo)型光纖定向耦合器結(jié)構(gòu)l光纖型用兩根或多根光纖排列，用熔拉雙錐技術(shù)制作各種器件?？梢灾瞥刹ǚ謴?fù)用/解復(fù)用器（a）定向耦合器（b）88星形耦合器l

4、光纖a（直通臂）傳輸?shù)妮敵龉夤β蕿镻a，光纖b（耦合臂）傳輸?shù)妮敵龉夤β蕿镻b，根據(jù)耦合理論得到：Pa=cos2(CL)Pb=sin2(CL) L為耦合器有效作用長(zhǎng)度，C為取決于光纖參數(shù)和光波長(zhǎng)的耦合系數(shù)。l設(shè)特定波長(zhǎng)為1 和2，選擇光纖參數(shù)，調(diào)整有效作用長(zhǎng)度，使得： 當(dāng)光纖a的輸出Pa (1)最大時(shí)，光纖b的輸出Pb (1)=0；當(dāng)Pa (2)=0， Pb (2)最大。l對(duì)于1 和2分別為1.3m和1.55m的光纖型解復(fù)用器，可以做到附加損耗為0.5dB，波長(zhǎng)隔離度大于20dB 熔錐光纖型波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)和特征l微器件型 用白聚焦透鏡和分光片（光部分透射，部分反射）、濾光片（一個(gè)波長(zhǎng)的光透射，

5、另一個(gè)波長(zhǎng)的光反射）或光柵（不同波長(zhǎng)的光有不同的反射方向）等微光學(xué)器件構(gòu)成l波導(dǎo)型 在一片平板襯底上制作所需要的光波導(dǎo)，襯底作支撐體，又作波導(dǎo)包層。波導(dǎo)的材料根據(jù)器件的功能來(lái)選擇，一般是sio2，橫截面為矩形或半圓形（a）T形耦合器（b）定向耦合器（c）波分解復(fù)用器光纖式定向耦合器的主要參數(shù)l耦合比CR 是一個(gè)指定輸出端的光功率Poc和全部輸出端的光功率總和Pot的比值，用%表示。是光分配參數(shù)l附加損耗Le 由散射、吸收和器件缺陷產(chǎn)生的損耗，是全部輸入端的光功率總和Pit和全部輸出端的光功率總和P0t的比值，用分貝表示NnonocotocPPPPCR1lg10lg1011NnonNninoti

6、tePPPPLl插入損耗Lt 一個(gè)指定輸入端的光功率Pit和一個(gè)指定輸出端的光功率Poc的比值，用分貝表示l方向性DIR（隔離度） 是一個(gè)輸入端的光功率Pic和由耦合器反射到其它端的光功率Pr的比值，用分貝表示l一致性U 是不同輸入端得到的耦合比的均勻性，或者不同輸出端耦合比的等同性ocictPPLlg10ricPPDIRlg10l耦合器的一般特性光衰減器l將輸入光功率保持在某一范圍l使光接收機(jī)不產(chǎn)生失真l滿(mǎn)足光線(xiàn)路中某種測(cè)試的需要l須對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行一定程度的衰減l常用的光衰減器衰減光功率的方法：采用金屬蒸發(fā)膜來(lái)吸收光能量進(jìn)行光衰減。衰減量的大小與膜的厚度成正比l光衰減器分類(lèi)： 固定衰減器

7、可變衰減器l固定衰減器衰減量是一定的，用于調(diào)節(jié)傳輸線(xiàn)路中某一區(qū)間的損耗要求：體積小、重量輕規(guī)格：3、6、10、20、30、40dB誤差：10%l可變衰減器分類(lèi)：連續(xù)可變、分檔可變連續(xù)可變衰減范圍可達(dá)到60dB以上誤差：10%通常將兩種可變衰減器組合起來(lái)使用光隔離器 光隔離器是保證光信號(hào)只能正向傳輸?shù)钠骷?。避免線(xiàn)路中反射光再次進(jìn)入激光器，影響激光器的工作穩(wěn)定性l基本原理：法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)l組成：主要由兩個(gè)偏振器和一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器組成l當(dāng)光入射到某一光學(xué)器件時(shí)，其輸出光為某一形式的偏振光（如線(xiàn)偏振光），則這種光學(xué)器件就稱(chēng)為偏振器（如線(xiàn)偏器） 。在光隔離器中使用的是線(xiàn)偏振器。線(xiàn)偏振器有一透光軸，當(dāng)光的偏振方向與透光軸完全一致時(shí)，則光全部透過(guò)l法拉第旋轉(zhuǎn)器 由某種旋光性材料制成。按照法拉第效應(yīng)理論，當(dāng)線(xiàn)性偏振光經(jīng)過(guò)它以后，它使光的偏振面按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一定角度(如45)，而它旋轉(zhuǎn)的角度正好與偏振器2中的透光軸方向一致l當(dāng)正向光入射后，經(jīng)過(guò)偏振器1全部透過(guò)