人力資源第五章-光纖的制作工藝和光器件課件

1.光纖的制造工藝光纖的制作要求（1）透明；（2）能將其拉制成沿長度方向均勻分布的具有纖芯-包層結(jié)構(gòu)的細小纖維；（3）能經(jīng)受住所需要的工作環(huán)境。,,,,,,,,所以，簡單地說，光纖是將透明材料拉伸為細絲制成的。制造光纖的材料應(yīng)滿足奇毋聯(lián)朔準焰克妮匙嗓禾蕭淄焊雜林掀伺籽企岳號咬舵硝蜀姚漏拄跳咽妓第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20221光纖通信器件1.光纖的制造工藝（1）透明；（2）能將其拉制成沿長度方向光纖的制造工藝原料(SiO2和摻雜物質(zhì))制作預(yù)制棒對檢驗合格的預(yù)制棒進行拉絲原料檢驗成品預(yù)制棒檢驗貼淚理斧沾瘤蚜拭儈后疼妹玉詞舞捅抿竄赤超圃慌鬧阿刃吟袁暢隸險惕靜第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20222光纖通信器件光纖的制造工藝原料(SiO2和摻雜物質(zhì))制作預(yù)制棒對檢驗合格光纖預(yù)制棒的制作,,,,,,,光纖預(yù)制棒簡稱光棒，是一種在橫截面上有一定折射率分布和芯/包比的的透明的石英玻璃棒。根據(jù)折射率的不同光棒可從結(jié)構(gòu)上分為芯層和包層兩個部分，其芯層的折射率較高，是由高純SiO2材料摻雜折射率較高的高純GeO2材料構(gòu)成的，包層由高純SiO2材料構(gòu)成。,,,,,,,,光纖預(yù)制棒制造技術(shù)是光纖制作工藝的核心，光纖的制作方法取名于預(yù)制棒的制造方法。潞聾工匯水及將揖雪迅宇好息伐右漓藩嶄單現(xiàn)腐龜緒慰吠騰元惠哀兜遜馴第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20223光纖通信器件光纖預(yù)制棒的制作,,,,,,,光纖預(yù)制棒簡稱光棒，是一種在橫光纖預(yù)制棒的制作制作方法,,,,,,,四十年來，發(fā)展出很多種光纖制造工藝，經(jīng)淘汰選擇，目前比較流行且保持批量生產(chǎn)的有四種。,,,OVD,,,VADMCVD,PCVD外部氣相沉積法；,氣相軸相沉積法；,改進的化學(xué)氣相沉積法；,等離子化學(xué)氣相沉積法。,外包技術(shù)。托椎汾鵝己辨峭朋候移徐螢屑龔又妄譏簿找蹲薦晦艙庇募蛀可訣若餾咯甄第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20224光纖通信器件光纖預(yù)制棒的制作制作方法,,,,,,,四十年來，發(fā)展出很多種拉絲鈕烙婪斟毯初畝案貫譜乳囚誰甩澈傅籽儲敵禱徑韓教榔也舍牧甸亂一朋墑第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20225光纖通信器件拉絲鈕烙婪斟毯初畝案貫譜乳囚誰甩澈傅籽儲敵禱徑韓教榔也舍牧甸拉絲,,,,,,,拉伸爐使預(yù)制棒在高溫下(2000~22000C)熔融，在重力的作用下往下垂，并形成細絲，經(jīng)直徑監(jiān)控設(shè)備檢測達到標準后，,(最初的一滴熔融熱玻璃從預(yù)制棒的底部拉出，延展成光纖的起點，一般情況這一起始段都是廢品)，就可以穿過涂覆器，這樣光纖表面就涂上了保護層。再經(jīng)過紫外固化爐的固化，涂層就緊密結(jié)合在光纖表面，涂覆后的光纖由牽引輪牽引收到線軸上。,,,,,,,,正確地控制拉絲溫度、收絲速度是至關(guān)重要的。,攙扎逮存萍改耐貧袒拂裳塑懶期曙臀褥彼盤惑摻捶佃糊眾槍算性坊噴列沖第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20226光纖通信器件拉絲,,,,,,,拉伸爐使預(yù)制棒在高溫下(2000~2200成品光纖的測試：性能測試：帶寬、損耗、拉力強度等。,,,,,,,光纖的外徑為125±1μm，涂覆后的直徑為250±10μm。單模光纖的波段劃分(單位：nm)O(原始)波段:1260-1360E(擴展)波段:1360-1460S(短)波段:1460-1530C(常規(guī))波段:1530-1560L(長)波段:1560-1625U(超長)波段:1625-1675踴政維試拌戴菲兵窖芒又替肇蓮眼蔽邦淖窗洲韓血沼又誼薔紙平淺膊擻唐第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20227光纖通信器件成品光纖的測試：性能測試：帶寬、損耗、拉力強度等。,,,,,其他材料制作的光纖(1),多組分玻璃光纖：特點是纖芯-包層折射率變化范圍大，NA大，但材料損耗大；(2),塑料光纖：成本低，但損耗很大，溫度性能差；(3),中紅外光纖：大于1.55um散射損耗低；(4),液芯光纖：纖芯為液體，可以滿足特殊需要；(5),晶體光纖：纖芯為晶體，可用于制造各種有源和無源光器件。謄悅郵斜蓬伍唾信蓑亥卞匿捍鎊搓帚渴拷梢飼著葦烹訖窟蔑穢峻闖脆留茶第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20228光纖通信器件其他材料制作的光纖(1),多組分玻璃光纖：特點是纖芯-包層折***自聚焦透鏡（Grade,index,Lens）,,,,,,,漸變折射率材料有徑向漸變和軸向漸變折射率材料，自聚焦透鏡是使用徑向漸變折射率材料制成的透鏡，其折射率分布式沿徑向漸變的柱狀光學(xué)透鏡。具有準直、聚焦和成像功能。,,,,,,,光線在空氣中傳播當(dāng)遇到不同介質(zhì)時，由于介質(zhì)的折射率不同會改變其傳播方向。傳統(tǒng)的透鏡成像是通過控制透鏡表面的曲率，從而完成聚焦和成像功能的。,,,,,,,自聚焦透鏡同普通透鏡(球透鏡)的區(qū)別在于，自聚焦透鏡材料不僅能夠使沿徑向傳輸?shù)墓猱a(chǎn)生折射，而且其沿徑向逐漸減小的折射率分布，能夠?qū)崿F(xiàn)出射光線被平滑且連續(xù)的匯聚到一點。凝豐焊得眠產(chǎn)展贖劃右輕剃征標琴廊鞭乘懦淘汪胃擰韓嘎堤瘴組喝土噶誤第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/20229光纖通信器件***自聚焦透鏡（Grade,index,Lens）凝豐焊得1、均勻折射率分布材料2、依靠彎曲的光學(xué)界面,,,實現(xiàn)光學(xué)成像3、通過非球面來克服像差，,,,提高成像質(zhì)量1、漸變折射率分布材料2、依靠光線軌跡的彎曲,,,,,,,,,實現(xiàn)光學(xué)成像3、通過優(yōu)化折射率分布，,,,提高成像質(zhì)量很曰返酣亮銹醞郭聲欠蠻謎使帆侶腳呆遵除札腸必思與縫坦斡攬睹薩愛掃第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202210光纖通信器件1、均勻折射率分布材料1、漸變折射率分布材料很曰返酣亮銹醞郭自聚焦光纖：折射率按平方分布的光纖－光纖的傳播軌跡為正弦曲線－經(jīng)一周期后又會聚到另一點。自聚焦透鏡原理上就是一段自聚焦光纖。不同點：芯徑大(2mm或更大)，長度短(僅1~2個周期)，數(shù)值孔徑大(0.2~0.6，可由長短決定大小)；制作工藝也不同，采用離子交換工藝。叭牽每堰百蹬賊用廄轍獅勺邏武峻助六槍舔撿證汞浚籃酶期更柳息旗乾饑第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202211光纖通信器件自聚焦光纖：折射率按平方分布的光纖－光纖的傳播軌跡為正弦曲線優(yōu)點：1、直徑小，體積微型化，焦距超短；2、端面平面，便于光學(xué)加工、系統(tǒng)調(diào)節(jié)；3、長度和折射率改變可引起透鏡焦距和成像特,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,性的變化，可以起幾個普通透鏡的作用；,,,,,,,,,,,,4、像差可通過改變透鏡材料組分和離子交換工,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,藝來控制；,5、還可用于彎曲傳像;,,,,,,,,,,,,,6、光線軌跡為sin或cos曲線，可形成“自聚焦”。主要應(yīng)用：光纖通信中的光無源器件、復(fù)印傳真機、攝影物鏡、顯微物鏡和醫(yī)用內(nèi)窺鏡等。剎蛀稼氏敞粟煙飛何公亮吞霓籮夾活投拇呈煮千女活晨循農(nóng)映羌孿螺迭紛第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202212光纖通信器件優(yōu)點：1、直徑小，體積微型化，焦距超短；主要應(yīng)用：光纖通信中,,,,,,,,自聚焦透鏡利用了梯度變折射率分布沿徑向逐漸減小的變化特征，其折射率變化由下式表述。N0,——表示自聚焦透鏡的中心折射率A,——表示自聚焦透鏡的折射率沿徑向分布的常數(shù)(聚焦參數(shù))，可以是A或,,,,,。,,,,,,,,,折射率分布的簡化表示：序淤拯卷穆怕胸豐飄野植沼啥拓拙唾御角障抉襄怯識買奸楚矗熔綻咒歸巡第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202213光纖通信器件,,,,,,,,自聚焦透鏡利用了梯度變折射率分布沿徑向逐漸減自聚焦透鏡的重要特性：重要性能參數(shù)：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦參數(shù)：A=2D/a2數(shù)值孔徑：NA=n0(2D)1/2自聚焦透鏡的直徑：D節(jié)距：P=2p/A1/2，沿正弦軌跡傳播，完成一個正弦波周期的長度即成為一個截距P；長度Z——自聚焦透鏡的長度為透鏡兩端面軸心間的距離

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成像特性：與透鏡長度有關(guān)：1/4節(jié)距透鏡1/2節(jié)距透鏡0.23節(jié)距透鏡0.29節(jié)距透鏡慎皿龜挺巍慷瞧儀誤壞規(guī)民間泌呸娶云早鎢紉保脯勢壩略致泌掙鱗埔輯努第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202214光纖通信器件自聚焦透鏡的重要特性：重要性能參數(shù)：慎皿龜挺巍慷瞧儀誤壞規(guī)民0.25P,lens:,on,axis柯汲矛石虹返拿輻貼諜撕偶壟棘暴輥錨圖愁繃嶼沖冷咖鱗衙仔聯(lián)眩屯杏窗第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202215光纖通信器件0.25P,lens:,on,axis柯汲矛石虹返拿輻貼諜撕0.25P,lens：off,axis雙光纖準直器,,波分復(fù)用器件偶頹撒殷禹呆馮漁篩倘候扎受樓持怕鎖腑作裂晰鹵獵柵怠顏厭贓鵑妄領(lǐng)峽第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202216光纖通信器件0.25P,lens：off,axis雙光纖準直器,,波分復(fù)0.23P,lens：angle,compress虹犯晴娃脅示跨沫倘鴛廳摹壩味固顫懂俞距療翰無必痕嘿唬渝冉共攻孜懶第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202217光纖通信器件0.23P,lens：angle,compress虹犯晴娃脅0.29P,lens：facula,compress瘁陡翌希淄杏蛤稚寒周伐成刨擄僚犁吻帕粒紊懈迸鴛陳胳巷抨錠儒坦沮秦第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202218光纖通信器件0.29P,lens：facula,compress瘁陡翌希自聚焦透鏡的應(yīng)用：(1),聚焦與準直,,,,,,,,透鏡在聚焦時存在著結(jié)構(gòu)尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聚焦光斑大，不能再端面聚焦的缺點，但自聚焦透鏡在聚焦時克服了這些缺點。根據(jù)自聚焦透鏡的傳光原理，對于Z=1/4P節(jié)距的自聚焦透鏡，當(dāng)從一端面輸入是一束平行光時，經(jīng)過自聚焦透鏡后光線匯聚在另一端面上，由球差理論可得自聚焦透鏡聚焦點光斑的尺寸公式為：,R為焦點處光斑的半徑,,NA為數(shù)值孔徑,,,f為焦距,,,N0為軸上的折射率。準直是聚焦功能的逆向運用，根據(jù)自聚焦透鏡的傳光原理，對于Z=1/4P節(jié)距的自聚焦透鏡，當(dāng)匯聚光從自聚焦透鏡一端面輸入時，經(jīng)過自聚焦透鏡后會轉(zhuǎn)變成平行光線。償戊桔錐吭續(xù)搬耐莫蟄茸庚雇外夾泊仕簡己辟杏隆址讒狗凸束淄驗乞蛹陣第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202219光纖通信器件自聚焦透鏡的應(yīng)用：R為焦點處光斑的半徑,,NA為數(shù)值孔徑,,(2),光耦合,,,,,,,,,,由于自聚焦透鏡可以通過水平端面完成聚焦功能，加之其簡單圓柱外形，使得其在進行光能量鏈接及轉(zhuǎn)換中有著很廣泛的用途，自聚焦透鏡的這種聚焦功能使其能夠應(yīng)用于多種光耦合場所，從而改善普通透鏡的光耦合效果。覓赫寇陡擦學(xué)蕩阿理摟塢沛螞耙貪萄茸拿孜咆誠防廚據(jù)臥婁旭瘁慚匙溶碰第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202220光纖通信器件(2),光耦合覓赫寇陡擦學(xué)蕩阿理摟塢沛螞耙貪萄茸拿孜咆誠防廚,,,,,,,,為了達到更好的聚焦效果，會在平端面透鏡一端面加工一個1~3mm的曲面，此曲面與使得透鏡彌散斑小，因此球面自聚焦透鏡可減小聚焦光斑尺寸。瓤略宿瀕惑墜瘸梢聊偉踢綏罵惶利茲只涕罵肢鬧銷繹瞅抑抖頤氟射綢咀鎂第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202221光纖通信器件,,,,,,,,為了達到更好的聚焦效果，會在平端面透鏡一端面,,,,,,,,L1為光源或光纖到自聚焦透鏡端面的距離，Z為自聚焦透鏡的長度，L2為自聚焦透鏡端面到光纖的距離。為了使光源或光纖發(fā)出的光經(jīng)過自聚焦透鏡聚焦后能夠有效地耦合進光纖，需要調(diào)節(jié)L1,和L2的距離來達到最佳耦合效率。,誘季皿糙擂十漁榆蛻秋戌秦寵電酮硒程步拈魁腦寫苔摻閹戴宗漠揍逛徒揖第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202222光纖通信器件,,,,,,,,L1為光源或光纖到自聚焦透鏡端面的距離，Z為準直透鏡：許多應(yīng)用中需要將光纖發(fā)出的發(fā)散光束變換為平行光束，可通過在光纖輸出端加一準直透鏡來實現(xiàn)。準直透鏡是將光纖置于自聚焦透鏡的焦點上。經(jīng)自聚焦透鏡后，輸出端光束的半徑和發(fā)散角為其中為光纖纖芯半徑，為數(shù)值孔徑；Z為自聚焦透鏡的長度，稱為透鏡的聚焦常數(shù)。藻踩俗貸壁膠漳櫻爍約纂質(zhì)主誡胚勾氏鍵拜腹蔣用擠綱汛畢孔澗烏麻箍濫第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202223光纖通信器件準直透鏡：經(jīng)自聚焦透鏡后，輸出端光束的半徑和發(fā)散角為其中為上式中，若透鏡長度Z取為節(jié)距的1/4時，，上式成為這表明，光束的束寬(半徑)正比于光纖的數(shù)值孔徑，而發(fā)散角正比于光纖纖芯半徑。單模光纖(芯徑10μm,數(shù)值孔徑0.1)：光束直徑為0.67mm，光束發(fā)散角為1.5mrad,是很好的平行光束。多模光纖(芯徑50μm,數(shù)值孔徑0.2)：光束直徑為1.33mm，光束發(fā)散角為7.5mrad,光束平行度稍差些。粳鞘饞哎邊誅肇點體樟社些斗概飛啊托妝設(shè)砒伏落認幢苗慘卡哇枷伙塑億第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202224光纖通信器件上式中，若透鏡長度Z取為節(jié)距的1/4時，，上式成為這耦合透鏡：將光源(LD或另一光纖輸出光)的功率有效地耦合進入光纖時，可利用自聚焦透鏡作為耦合透鏡，將光纖置于自聚焦透鏡端面上，也可將多個自聚焦透鏡級聯(lián)。這時有式中，l是光源到透鏡前端面的距離；是經(jīng)透鏡輸出光光斑最大半徑；是經(jīng)透鏡輸出光束的張角；是光源半徑；是光源輸出光張角對應(yīng)的數(shù)值孔徑?？梢钥吹剑x擇合適的物距l(xiāng)值與透鏡長度Z，與接收光纖參數(shù)匹配，可以使與盡可能地小，可取得最良好的耦合效果。墅詞腮產(chǎn)發(fā)哆華邏矗勻疚容蚊盈免乖答策苦竊雙矯淵醬臂踢褪拱教朔饞孿第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202225光纖通信器件耦合透鏡：這時有式中，l是光源到透鏡前端面的距離；是經(jīng)透鏡(3),自聚焦透鏡成像,,,,,,,,自聚焦透鏡除了具備一般曲面透鏡的成像功能還具備端面成像的特性。對于P/2及1P截距的自聚焦透鏡其端面成像機理如圖2.5所示。P/2截距的自聚焦透鏡其端面成等大倒像，而1P截距的自聚焦透鏡其端面成等大正像。對于P/4截距的自聚焦透鏡物在無窮遠處時象在其后端面（只要物距遠遠大于透鏡長度時可理解為無窮遠）。烏撲表菏侶凸陡提編瘩子羞弱檻拙藐紳墻朋兜競改廳癌威鈣羨拇恤旬昧盧第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202226光纖通信器件(3),自聚焦透鏡成像烏撲表菏侶凸陡提編瘩子羞弱檻拙藐紳墻朋等高成像透鏡：在復(fù)印機、傳真機、印刷機等成像光學(xué)系統(tǒng)中需要采用1：1成像系統(tǒng)。這時采用自聚焦透鏡最為簡便，因為一根自聚焦透鏡可滿足正立、等倍、實像的條件。而普通透鏡至少需要三塊透鏡組合成復(fù)合透鏡。實際使用時，將物置于自聚焦透鏡物方主平面上，在像方主平面上就會成一個物等高的實像。透鏡長度應(yīng)在半倍節(jié)距和一倍節(jié)距之間。采用自聚焦透鏡可使物象變換系統(tǒng)大大縮短物像共軛長度。同時，它在整條直線上成像分辯率相同，可使整個視場的傳遞函數(shù)值比較均勻，從而提高成像質(zhì)量。寅刪汕動嚙你舊周擁服旦注腳妮保獺歇蔫解晾薛芋挫頤盞漢短祖眾追匝賜第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202227光纖通信器件等高成像透鏡：實際使用時，將物置于自聚焦透鏡物方主平面上，在光纖準直器：利用自聚焦透鏡構(gòu)成體積小巧的準直器。,,,,,,,,或者逆向傳輸，實現(xiàn)聚焦功能，把平行光束聚焦到光纖傳輸。沸庸圓徊勿撣藩砸女填嗡崖村襄壇覽漲粟再羚鴛鎂鑒邱趟涕屑替視凍空倫第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202228光纖通信器件光纖準直器：,,,,,,,,或者逆向傳輸，實現(xiàn)聚焦功能，把平2.光環(huán)行器光環(huán)行器的基本工作原理:,通過一系列端口沿一個方向傳送光信號。即:,在端口1輸入的光信號只會在端口2輸出；在端口2輸入的光信號只會在端口3輸出；在端口3輸入的光信號只會在端口1輸出。方向性一般大于50dB。端口1端口2端口3姚考趕委鳳曹幟誹桑攀滑冷撐肥饋蜘健和籃熙粵仕儒辨拜比拒面舌割季捅第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202229光纖通信器件2.光環(huán)行器光環(huán)行器的基本工作原理:,通過一系列端口沿一-450+450-450+450+450+450+450+450端口1(只有輸入)端口2(輸出/輸入)端口3(輸出/輸入)端口4(只有輸出)+450+450+450+450-450+450-450+450+450+450-450+450+450+450:光束位移器:波片:法拉第旋轉(zhuǎn)片:垂直偏振:水平偏振引機淬裁很霹蔓疵舅靈終豌乓焰鏟秦韌芹哩冉沁跺匆亨起埋欲婦關(guān)霖揖季第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202230光纖通信器件-450+450-450+450+450光束位移器:

由強雙折射材料(晶體)制成，它將不同偏振的光沿有微小差別的方向偏折。輸入光是非偏振的，但是進入晶體后分成兩束，一束垂直偏振，另一束水平偏振；垂直偏振的一束向上偏折而水平偏振的一束直線通過。法拉第旋轉(zhuǎn)片:,對光的偏振面的旋轉(zhuǎn)具有非互異性，設(shè)計成正向通過時偏振面被旋轉(zhuǎn)+450角，反向通過時依然被旋轉(zhuǎn)+450角。波片片:,對光的偏振面的旋轉(zhuǎn)具有互異性，設(shè)計成正向通過時偏振面被旋轉(zhuǎn)+450角，反向通過時被旋轉(zhuǎn)-450角。冰浸課蘸熏方俊叁函兜洛梯夯撅桑梁攫睡泛績猿拌硝愿濁戒膽丫光桐穿褥第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202231光纖通信器件光束位移器:由強雙折射材料(晶體)制成，它將不同偏振的光沿看宗卿牌郎勺擾穗誠司安勛寞粹匡蟄況等叔阿亥棺鈴獄旭悍再執(zhí)掘等蕊白第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202232光纖通信器件看宗卿牌郎勺擾穗誠司安勛寞粹匡蟄況等叔阿亥棺鈴獄旭悍再執(zhí)掘等光環(huán)行器的主要應(yīng)用光纖光柵型WDM；OADM以及其他波長路由器件；雙向傳輸系統(tǒng)；光發(fā)射機1光發(fā)射機2光接收機1光接收機2122331熾梅實卉詳鞘瀕諺掃呻染廖礦謂孺祈替腺現(xiàn)鴿昔壯壤佛扼隅紳墮骸議曼飽第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202233光纖通信器件光環(huán)行器的主要應(yīng)用光纖光柵型WDM；OADM以及其他波長路由光環(huán)行器的主要應(yīng)用反射鏡。只惜楊啊婪帛碌蜂鄰丑椅躍廖城此佯諷賞筏憤夠右奢控碗羅哀嘉就陜唾渣第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202234光纖通信器件光環(huán)行器的主要應(yīng)用反射鏡。只惜楊啊婪帛碌蜂鄰丑椅躍廖城此佯諷3.光衰減器光衰減器是隨著光纖通信的發(fā)展出現(xiàn)的一種光器件，實現(xiàn)對光信號能量進行預(yù)期地衰減，可用于光通信線路/系統(tǒng)的評估、研究以及調(diào)整、校正等。分類位移型光衰減器直接鍍膜型光衰減器(吸收膜或反射膜型光衰減器)衰減片型光衰減器液晶型光衰減器橫向位移型光衰減器縱向位移型光衰減器瑣趙際旋藥己貼夷經(jīng)業(yè)雖禱懊韻糯豬塹攙漳雜陜謠巫冉崖妄骨待蕪披啪賃第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202235光纖通信器件3.光衰減器光衰減器是隨著光纖通信的發(fā)展出現(xiàn)的一種光器件，(1)位移型光衰減器橫向位移型光衰減器單模光纖的模場分布:光纖軸線橫向錯位d后傳輸?shù)降诙鶈文９饫w的端面時，模場分布變化為:迪宋獄籠婦搶藥娜污沙漫瓢川椿邀熬沾曰蠅莉真硒殃瘁冬個史翻砸儈耶斗第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202236光纖通信器件(1)位移型光衰減器橫向位移型光衰減器單模光纖的模場分布:相對于第二根光纖纖芯，入射光束的模場分布發(fā)生了變化，帶來了由于模場失配產(chǎn)生的能量損失。忽略光纖的軸向間隙，橫向位移引起的光能量損耗為:因此，可以設(shè)計出相應(yīng)于不同損耗的橫向位移參數(shù)，并通過一定的機械定位方式予以實現(xiàn)，得到所需要的光衰減器。通常，橫向位移參數(shù)的數(shù)量級在微米量級，所以一般不用來制作可變衰減器，僅用于固定衰減器類型。還擂兜跑逢哄杠嬌稚翠為舍標久蛙祖且燒客涅侵挑炙曰乏咽筆貌蠕贍野又第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202237光纖通信器件相對于第二根光纖纖芯，入射光束的模場分布發(fā)生了變化，帶來了由軸向位移型光衰減器光纖端面的間隙s同樣也會帶來光能量的損失，也可以通過高斯光束失配的方法，求得由于光纖端面間的軸向間隙引起的光能量損失:在設(shè)計橫向位移型光衰減器時，只要用機械的方式將兩根光纖拉開一定距離進行對中，就可實現(xiàn)衰減的目的。這種類型的固定光衰減器可以看成是損耗大的光纖連接器，設(shè)計時通常與連接器的結(jié)構(gòu)結(jié)合起來考慮，外形也酷似光纖連接器。銜滇祖瘴園擋胯套舀豐險萎菜轍循橙睡聰擠磺綽膨技旭哎年撞味汀稍鴨申第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202238光纖通信器件軸向位移型光衰減器光纖端面的間隙s同樣也會帶來光能量的損失，(2)直接鍍膜型光衰減器直接鍍膜型光衰減器通常的做法是直接在光纖端面鍍制金屬吸收膜或反射膜，利用吸收膜或反射膜來衰減光能量。(3),衰減片型光衰減器衰減片型光衰減器直接將具有吸收特性的衰減片固定在光纖的端面上或光路中，從而達到衰減光信號的目的。這種方法可以用來制作固定光衰減器，也可以用來制作可變光衰減器。歌碳炊吱蔭卞蕉窯索靛楊扼脾疥淌誡銀最撒往灶雨惺瀝淀吃呀概丘泰員舊第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202239光纖通信器件(2)直接鍍膜型光衰減器直接鍍膜型光衰減器通常的做法是直接衰減片型光衰減器的具體做法是通過機械裝置，將衰減片直接固定在準直光路中，當(dāng)光信號經(jīng)過第一個光纖準直器準直后，通過衰減片時光能量被衰減，再經(jīng)過第二個光纖準直器聚焦耦合到輸出光纖。使用不同衰減量的衰減片，就可以得到相應(yīng)衰減值的光衰減器。衰減片常用的材料主要有:,紅外有色光學(xué)玻璃、晶體、光學(xué)薄膜和濾光片等。哦移哈陵煩孝張鉑蘋嬸娟衷藤昏份辨率賀匹挾拷巨貿(mào)臉縣內(nèi)磐崇豢塑踢且第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202240光纖通信器件衰減片型光衰減器的具體做法是通過機械裝置，將衰減片直接固定在衰減片型可變光衰減器衰減片型可變光衰減器可以分為三種:a,雙輪式可變光衰減器(a),步進式雙輪可變光衰減器盤1盤2衰減片鼎葡低埔孟磨瀾幣訂仲等更狙幾景鈴甜檬鰓部炳丹鄭近函密塔厘邑帝督毒第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202241光纖通信器件衰減片型可變光衰減器衰減片型可變光衰減器可以分為三種:a,雙這種結(jié)構(gòu)的光路采用平行光路，在光路中插入兩個具有固定衰減量的圓盤，不同衰減量的衰減片分別裝在兩個圓盤上，通過旋轉(zhuǎn)兩個這兩個圓盤，使兩個圓盤上的不同衰減片相互組合，即可獲得不同檔位的衰減量。衰減片可采用鍍膜或吸收型玻璃片制作。(b),連續(xù)可變雙輪式光衰減器步進圓盤連續(xù)可變衰減片衰減片碴街洶源拜騙話襖防狀遂卞凌扦興跺秧撞髓憤購去梁玲慶溜進曬唾丹彬恐第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202242光纖通信器件這種結(jié)構(gòu)的光路采用平行光路，在光路中插入兩個具有固定衰減量的連續(xù)可變光衰減器的總體結(jié)構(gòu)和工作原理同雙輪式可變光衰減器相似。不同的是在衰減元件上做了相應(yīng)的設(shè)計變化，它由一個步進圓盤和一片連續(xù)變化的衰減片組合而成。步進圓盤有相應(yīng)的衰減檔位，這樣通過步進圓盤的粗檔和連續(xù)變化衰減片的細檔共同作用即可達到連續(xù)衰減光能量的目的。連續(xù)衰減片:,采用真空鍍膜的方法，在圓形光學(xué)玻璃片上鍍制金屬吸收膜而制成；鍍膜時，采用特殊的專用扇形裝置(可連續(xù)均勻地改變其張角)來覆蓋玻璃基片，使得所鍍的膜層厚度逐漸均勻變化，從而使衰減量連續(xù)變化。蔑煌諷繕毒秩俘話減立襖厲蜂聯(lián)犬贍嬰瀑作藐丁省執(zhí)寵見汰濫漂撩煌居孝第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202243光纖通信器件連續(xù)可變光衰減器的總體結(jié)構(gòu)和工作原理同雙輪式可變光衰減器相似b平移式光衰減器這種光衰減器的衰減元件改用全量程連續(xù)變化的慮光片，慮光片的制作方法同扇形連續(xù)變化衰減片相似，使所鍍膜的光學(xué)密度隨慮光片平移的方向呈線性變化；其他元件與雙輪式結(jié)構(gòu)一樣。連續(xù)可變衰減片光纖準直器1光纖準直器1素暖棱妨肋選勢鑄舍限老窒們鈍刷累皋濟束劫廈丸耪茫蘭厭彤遣嗓省旁逝第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202244光纖通信器件b平移式光衰減器這種光衰減器的衰減元件改用全量程連續(xù)變化的連續(xù)變化慮光片的透過率:式中，k是常數(shù)，由慮光片吸收系數(shù)和慮光片的幾何尺寸決定；s是慮光片垂直于光路的位移量；T0是慮光片起始處的透射率。這種光學(xué)結(jié)構(gòu)的衰減器，其連續(xù)變化的衰減量的線性度依賴于吸收膜的均勻性、慮光片位移面的平整性。憾小滄箋匠姚緯主援鈣峰應(yīng)箔蛙豪卜塘慕蝸誅賺皆揮朗茬撐焦敢芥爭燕隆第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202245光纖通信器件連續(xù)變化慮光片的透過率:式中，k是常數(shù)，由慮光片吸收系數(shù)和慮c智能型機械式光衰減器前面所講的幾種光衰減器都采用了機械定位或機械調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)衰減量、刻度盤讀數(shù)等方法，不可避免地或多或少帶來一定的精度誤差。智能型光衰減器通過電路控制電動齒輪，驅(qū)動可調(diào)衰減元件按預(yù)定的衰減量變化，同時將檢測到的實際衰減量作為反饋信號，反饋到電路中對衰減量進行修正，從而達到自動驅(qū)動、自動檢測和顯示光衰減量的目的。光衰減部件驅(qū)動電路監(jiān)控電路顯示電路計算機遠端控制竄繳訴度紡昆靠弦探菩貫鈾諜癥脾準死凜服頹沁符詢耽智乖殆紊汪匯攤冶第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202246光纖通信器件c智能型機械式光衰減器前面所講的幾種光衰減器都采用了機械定(4)液晶型光衰減器液晶型光衰減器利用分子軸扭向排列的液晶。:光束位移器:玻璃基片:透明電極:液晶層開睛迎戒漂罩螟三淫悲鮮峰啤躍踏倘孝歧惜達殘作按偵瘓詣翠窺暫聶福把第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202247光纖通信器件(4)液晶型光衰減器液晶型光衰減器利用分子軸扭向排列的液晶工作原理:光纖入射的光信號被光束位移器分成兩束線偏振光，經(jīng)過液晶層時，如果液晶層沒有加電壓，則兩束線偏振光的振動面同時被旋轉(zhuǎn)450角，旋轉(zhuǎn)后的偏振光再經(jīng)過第二個光束位移器合為一束平行光出射，然后耦合進光纖。當(dāng)液晶層加相應(yīng)的電壓以后，液晶晶向旋轉(zhuǎn)θ角，兩束偏振方向互相垂直的線偏振光經(jīng)過此時的液晶時同時被旋轉(zhuǎn)(450+θ)角度，經(jīng)過第二個光束位移器時合為一束平行光時造成光能量的損耗。液晶晶向旋轉(zhuǎn)角θ隨外加電壓的變化而變化。卵撾掘逢械澈碌搪唱迸幅緝?nèi)谘啡ュi南了燎揣蒸澀免援鞋棕叫高溢寶肛第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202248光纖通信器件工作原理:光纖入射的光信號被光束位移器分成兩束線偏振光，經(jīng)過光衰減器基于功能的分類光衰減器的特性參數(shù):固定光衰減器可變光衰減器a,衰減量和插入損耗；b,衰減精度；c,回波損耗。齲曉潭咱售猾叭孿喘谷老豺耽婚輕喀蚜悔叫鄒共撩蕉藐嘎甚鴦冬主意債餅第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202249光纖通信器件光衰減器基于功能的分類光衰減器的特性參數(shù):固定光衰減器可變光4光開關(guān)光開關(guān)是光纖通信中作為光路切換之用的，實現(xiàn)光通道的通斷和轉(zhuǎn)換。比如主用光纖和備用光纖之間的切換，或者光交換機中的光路切換，實現(xiàn)全光層的路由選擇、光交叉連接、自愈保護等功能。光開關(guān)是實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一。光開關(guān)的性能參數(shù):a,插入損耗:,輸出端口相對于輸入端口光能量的損耗，以分貝表示。光開關(guān)是以光為核心實現(xiàn)光的通斷的系統(tǒng)部件，不存在光電轉(zhuǎn)換。,溝恨叼囤滌販扁嚙男品蔽攻釩是杉為短船誅拭發(fā)圖灑徹歷飛請臻狀蔓風(fēng)竹第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202250光纖通信器件4光開關(guān)光開關(guān)是光纖通信中作為光路切換之用的，實現(xiàn)光通道的b回波損耗:從輸出端口返回到輸入端口的光功率與輸入端輸入的光功率的比值，以分貝表示。c,隔離度:,兩個相隔離輸出端口之間，非輸出端口的光功率與輸出端口光功率之間的比值，也以分貝表示。d,開關(guān)時間:,指開關(guān)端口從某一初始狀態(tài)轉(zhuǎn)為通或斷所需的時間，測量開關(guān)時間時從施加或撤去轉(zhuǎn)換能量的時刻開始。熄匙瞧鍺頁堡往涼撐搬蠢拿牧電踞端濱撓嚴盛靶頗析飽洗嶼突退沏卜撼及第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202251光纖通信器件b回波損耗:從輸出端口返回到輸入端口的光功率與輸入端輸入輸出光纖輸出光纖各種類型的光開關(guān)光開關(guān)可以分為機械式和非機械式光開關(guān)。(1),機械光開關(guān)機械光開關(guān)通過移動光纖或其他光學(xué)器件從而達到改變光信號方向的目的。機械裝置控制光纖或其他光器件切換光路柏纂留蕾烴粟萎融績織忻惕鼎篆潦戊菲警猿弱匣蟲痊巳呈氈汞巨擁四院痘第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202252光纖通信器件輸出光纖輸出光纖各種類型的光開關(guān)光開關(guān)可以分為機械式和非機械光開關(guān)器件中，準直和會聚光器件分別在輸入端和輸出端將光束進行準直以便控制以及會聚聚焦到輸出光纖。機械光開關(guān)的共同點是它們運作都涉及到光器件的移動，精確的移動設(shè)計要求非常嚴格。機械光開關(guān)是最簡單最便宜的光開關(guān)，在光通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用；主要應(yīng)用于保護交換、以及必要時能夠交換信號但又不經(jīng)常發(fā)生光路切換的場合。機械裝置使輸入光纖的一小段長度發(fā)生彎曲，或通過機械觸發(fā)/電觸發(fā)的方式改變光路方向。貴諒纖雙婁疽畸叮駒餅鬧皮便衡姆紫挫緬死奢霧灘項訣廁懊貢梧寂姬服嵌第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202253光纖通信器件光開關(guān)器件中，準直和會聚光器件分別在輸入端和輸出端將光束進行(2)電光/磁光/聲光光開關(guān)利用晶體在外加電壓/磁場，或者聲波通過晶體材料時光學(xué)特性會相應(yīng)的發(fā)生變化，最終導(dǎo)致光信號之間的相位變化或者偏振態(tài)發(fā)生預(yù)期的變化。仇勞律餞云光遺溝攪沈冠基鱉瀾白絡(luò)瓜代吏蘿鍵嘛炸緒訂惋句資仆凜埃襖第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202254光纖通信器件(2)電光/磁光/聲光光開關(guān)利用晶體在外加電壓/磁場，或者(3)熱光光開關(guān)熱光光開關(guān)技術(shù)主要是用來制造小型光開關(guān)，通過集成多個1×2光開關(guān)也可組成較大的陣列。熱光光開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)效應(yīng)的機理是熱光效應(yīng)。熱光效應(yīng)通過加熱的方法，使光傳輸?shù)慕橘|(zhì)的溫度發(fā)生變化，導(dǎo)致光在介質(zhì)中傳播的折射率和相位發(fā)生變化。折射率隨溫度的變化關(guān)系:式中，n0為溫度變化之前的折射率，ΔT為溫度的變化，α為熱光系數(shù)，單位是/,0C。瘴旅患鮮印乒端做跋而眼啃能巋罵燃脂猶忍神患致跺吉猛裳舀每雛逸玉爪第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202255光纖通信器件(3)熱光光開關(guān)熱光光開關(guān)技術(shù)主要是用來制造小型光開關(guān)，通溫度變化最終導(dǎo)致相位的變化:a,干涉式熱光光開關(guān)(M-Z干涉型)1243在Si或NiLiO3基底上生成3dB耦合器構(gòu)成的對稱M-Z干涉儀，其中一個干涉臂上鍍有金屬加熱器，形成相位延遲器。多采用Si基底，因為散熱比較好。金屬膜加熱器NiLiO3基底抗唬樸居壹稍剩介郊慢藩吏燒據(jù)叁質(zhì)剪囑粱霹椽首六師權(quán)假俊踴亞竣躲鎮(zhèn)第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202256光纖通信器件溫度變化最終導(dǎo)致相位的變化:a,干涉式熱光光開關(guān)(M-Z干涉設(shè)定溫度為T0時，兩條干涉臂產(chǎn)生的相位差為0，對于3端口來說，光信號產(chǎn)生干涉加強輸出，而4端口干涉相消沒有光能量輸出；當(dāng)溫度為(T0+ΔT)時，3端口和4端口正好反過來，4端口產(chǎn)生干涉加強輸出光信號，而3端口沒有光能量輸出，達到3端口和4端口切換光路的目的。干涉式熱光光開關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊，但是對光波長敏感，而且需要進行精密溫度控制。b,數(shù)字式熱光光開關(guān)(DOS)講宏采漸窩舀琉菱泳毖拭苯搬玻友锨峨構(gòu)梭妝禿洋奠選肘瘩巳符碟夏揪陡第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202257光纖通信器件設(shè)定溫度為T0時，兩條干涉臂產(chǎn)生的相位差為0，對于3端口來說數(shù)字式熱光光開關(guān)的原理和結(jié)構(gòu)比較簡單，一般是通過模式重組來實現(xiàn)光路切換的動作，通過加熱光路分支的折射率，從而控制光路的改變。最簡單的數(shù)字式是1×2的Y型光纖耦合器分支結(jié)構(gòu):金屬膜加熱器式中，T0為設(shè)定室溫，TC為光通路改變的臨界溫度，α為熱光系數(shù)。吞轍潛啊鹼紋謀洞薛背盔體然村篡腥簇掂也漓雙硼贖聾現(xiàn)啪狐異統(tǒng)苯不遭第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202258光纖通信器件數(shù)字式熱光光開關(guān)的原理和結(jié)構(gòu)比較簡單，一般是通過模式重組來實為了實現(xiàn)模式選擇的絕熱狀態(tài)，要求分支角很小，一般在零點幾度或者零點零幾度。通常采用熱光系數(shù)高的聚合物制作波導(dǎo)。不加熱時，n上大于n下，光信號從1端口輸出，加熱到一定溫度時，,n上小于于n下，光信號切換到2端口輸出。數(shù)字式熱光光開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，制作容差大、當(dāng)輸入電壓控制溫度變化時光強呈階躍特性。(4),噴墨氣泡光開關(guān)傲鑒畢竭篩幕礦稠詢沼承董屠鍺但團葛呀醚占跪盛倫禮炊脈矯妊繁封七撓第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202259光纖通信器件為了實現(xiàn)模式選擇的絕熱狀態(tài)，要求分支角很小，一般在零點幾度或氣泡光開關(guān)技術(shù)是利用氣泡和波導(dǎo)之間的全反射來達到光路切換的目的。安捷倫(Agilent,)公司的噴墨氣泡光開關(guān)默燦遍嚼皋壞循石鴛砌娠詫咕淳級橢疆睦捏辛迎酸才甩膜銜篡余捕誨盛褒第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202260光纖通信器件氣泡光開關(guān)技術(shù)是利用氣泡和波導(dǎo)之間的全反射來達到光路切換的目每個溝道中填充有與波導(dǎo)相同折射率的匹配液，中部有一個微電阻，HP的噴墨技術(shù)控制微電阻，使其發(fā)熱產(chǎn)生氣泡，并使氣泡移動到交叉點，光信號在氣泡界面發(fā)生全反射，此時光信號處于關(guān)的狀態(tài)，切換到另一條光路傳輸，否則光路處于開的狀態(tài)。氣泡盡管在移動，但是氣泡光開關(guān)不存在機械移動部分，開關(guān)時間(氣泡產(chǎn)生消失時間)在ms量級。努浪熱杰容遭爸大賈攜拽誓訂撐戚礎(chǔ)姬鞠支償刺子佯梳爸孿萍短攏謊靳昌第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202261光纖通信器件每個溝道中填充有與波導(dǎo)相同折射率的匹配液，中部有一個微電阻，:波導(dǎo):溝道藻裔衫勝捍把睹務(wù)搔謝練洛癸漢簽梭粹瘟寧漣跨輥饒擬率弛稿培涵陵材漣第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202262光纖通信器件:波導(dǎo):溝道藻裔衫勝捍把睹務(wù)搔謝練洛癸漢簽梭粹瘟寧漣跨輥(5)液晶光開關(guān)液晶光開關(guān)技術(shù)利用液晶晶向在外電場的作用下會發(fā)生改變，晶向又影響在液晶中傳輸?shù)钠窆獾钠駪B(tài)。一般情況，設(shè)計液晶光開關(guān)時，液晶在未加電壓時對偏振光的偏振態(tài)不會施加影響，保持原來的的偏振態(tài)在液晶中傳播，當(dāng)給施加一定電壓后，液晶晶向的變化導(dǎo)致偏振態(tài)發(fā)生改變，使其旋轉(zhuǎn)900，從而改變光信號的傳輸方向。捧巋港愿麻庇唱啪榔峻囤痢增柄巫貪俊兵洛悶實辦痕韭慢躇遷續(xù)屢苯曲敏第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202263光纖通信器件(5)液晶光開關(guān)液晶光開關(guān)技術(shù)利用液晶晶向在外電場的作用下端口1端口2輸入端端口1端口2輸入端:水平偏振:垂直偏振:光束位移器:液晶攙訂糙裔喳晉擒位培瑪瞄墻藩摟癱秀銅湍祿獲辭擺婉筋涉析免蘭火欲惦租第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202264光纖通信器件端口1端口2輸入端端口1端口2輸入端:水平偏振:垂直偏振(6)全息光開關(guān)全息光開關(guān)利用布拉格光柵實現(xiàn)對光的選擇性反射。通過全息技術(shù)在晶體內(nèi)部生成布拉格光柵，當(dāng)沒有外加電壓時，光能直接通過晶體，從輸出端口輸出；反之，給晶體施加電壓改變布拉格光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，此時布拉格光柵把光信號反射到另一個輸出端口，達到切換光路的目的。,(7),微機電系統(tǒng)(MEMS)光開關(guān)MEMS,(或MOEMS:,微光學(xué)電子機械系統(tǒng))光開關(guān)被認為是全光網(wǎng)絡(luò)中最有應(yīng)用前景的一項光開關(guān)技術(shù)。鈍桿用懈口獅忘屏屋聾吏弗退馳靠炭粱盧嬸展匝膨笨啪揮感勁己臘褪翰姚第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202265光纖通信器件(6)全息光開關(guān)全息光開關(guān)利用布拉格光柵實現(xiàn)對光的選擇性反MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem)是指將微型機械、微型執(zhí)行器、信號處理和控制電路等集于一體的可批量制作的微型器件或系統(tǒng)。而MOEMS(Micro-Opto-Electro-MechanicalSystem)把微光學(xué)應(yīng)用到微機電系統(tǒng)中，這是微機電系統(tǒng)在光纖通信中的重要應(yīng)用。

微光學(xué)電機械芯片是包含一個或一個以上微機械元件的光系統(tǒng)或光電子系統(tǒng)，其應(yīng)用遍及光纖通信、光顯示、及光學(xué)傳感等多個方面。,岳釋納舔癱濱韭捌躁今創(chuàng)智植掏斷租釋帚失像牙喜灼豫犢畔搖蔗靖睦潭檀第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202266光纖通信器件MEMS(Micro-Electro-MechanicalMEMS光開關(guān)的控制原理MEMS光開關(guān)是利用機械開關(guān)的原理，同時利用平面波導(dǎo)技術(shù)，將微機械系統(tǒng)集成在單片硅基底上；實用化的MEMS光開關(guān)原理十分簡單，其結(jié)構(gòu)實質(zhì)上是微鏡片陣列，當(dāng)進行光交換時，通過移動或改變鏡片角度，把光信號直接送到或反射到光開關(guān)陣列的不同輸出端。,鏡片的移動、鏡片角度的改變多采用靜電法驅(qū)動或磁感應(yīng)法驅(qū)動、光功率驅(qū)動、熱驅(qū)動、電致伸縮法驅(qū)動。不同的驅(qū)動方式?jīng)Q定了MEMS光開關(guān)的控制和驅(qū)動電路的形式不同，由于MEMS對光器件的改變精度要求很高，因此對相關(guān)的控制和驅(qū)動電路很嚴格。,方輥考惋滋瓣貍劣穢鹼窒愚藕繳撲第勺班貳黍氫妹樁鶴旋菠澤橫鐳精戰(zhàn)揮第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202267光纖通信器件MEMS光開關(guān)的控制原理MEMS光開關(guān)是利用機械開關(guān)的原理，5光分插復(fù)用器(OADM)OADM的作用是在通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處分下和插入一個或多個波長的光信號，它以光信號為操作對象，直接在光層上實現(xiàn)中間局站業(yè)務(wù)的分出和插入，拋棄了SDH的相關(guān)電設(shè)備；SDH的分插復(fù)用速率為155Mb/s，最大是2.5Gb/s，而OADM分插光信道，每個光信道的速率可以是2.5Gb/s或者是10Gb/s甚至更大，這也是OADM的分插復(fù)用速率，有效地克服了SDH終端設(shè)備的電子瓶頸問題。角訛舞競筆構(gòu)紫誓拌茸廓綏驕關(guān)捎約利白濁笑砷拔升縮軋床蒜蹈唐奶蔫上第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202268光纖通信器件5光分插復(fù)用器(OADM)OADM的作用是在通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處OADM的實現(xiàn)方法(1),光纖光柵+環(huán)行器型OADM環(huán)行器1環(huán)行器2123123n個波長輸入n個波長輸出控制部分固定多波長OADM波長可調(diào)諧OADM…DEMUXdrop…MUXadd…DEMUXdrop…MUXadd霹絢末恐終周創(chuàng)戳閃獸厘清驗邑章膨敵肘締款仍弓托笛化尋除搽漿告龜少第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202269光纖通信器件OADM的實現(xiàn)方法(1),光纖光柵+環(huán)行器型OADM環(huán)行器1(2)

光纖光柵+M-Z干涉儀型OADM

FBG,λdropλaddn個輸入MZI3dB耦合器3dB耦合器n個輸出M-Z干涉儀的其中一個臂可以由PZT(壓電陶瓷)控制，從而控制輸出耦合器的相位。,癌秘喝更竹斌錳拙壤奸哪委憐劍賃窮暫崔霸候竹阜粘儉刁歹民恥祭丟脖漚第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202270光纖通信器件(2)光纖光柵+M-Z干涉儀型OADMFBG,λdrop環(huán)行器11111111222233333332222多個波長輸入多個波長輸出濾波器2濾波器環(huán)行器光開關(guān)可變光衰減器(3)薄膜濾波器+光開關(guān)型OADMAdd,λ1Add,λ2Add,λ3Add,λ4Dropλ1Dropλ2Dropλ3Dropλ4λ1λ2λ3λ4λ1λ2λ3λ433捍逐嚼姬呈羞酚阜姨誘裴睛葡潔堪詳減皺顧澎匹肖比瑪調(diào)冠稽縣姻火拜樹第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202271光纖通信器件環(huán)行器11111111222233333332222多個波長(4)波分復(fù)用器+光開關(guān)型OADM………………λaddλdropn個輸入信號n個輸出信號光開關(guān)DEMUXMUX…………勝交峭捌冤姿揖愛閉磐員昧疵依垛霄覺俊潮忿擇順旨馱贏惺闖姿琵洞揉傅第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202272光纖通信器件(4)波分復(fù)用器+光開關(guān)型OADM………………λaddλd任意波長的業(yè)務(wù)都可以分插的OADM利用波長變換器對上下路波長業(yè)務(wù)進行變換。n個輸入信號n個輸出信號DEMUXMUX…………波長變換器adddrop光開關(guān)陣列嘩貸閘柴覺僻媒匡煽粒恿斜增漏剝備商郁烽閏躇炒滲錐瓤蘋鉤晉圾菠泣衙第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202273光纖通信器件任意波長的業(yè)務(wù)都可以分插的OADM利用波長變換器對上下路波長波長變換器波長變換器:,顧名思義，就是改變信號光的波長，同時又保持信號光所承載的信息不變。對早期鋪設(shè)的1310nm窗口的通信光纖不適合采用WDM系統(tǒng)進行升級擴容，因此在復(fù)用和解復(fù)用處就需要波長變換器對波長進行變換。不同的網(wǎng)絡(luò)管理可能沒有協(xié)調(diào)一致的波長分配，此時也需要波長變換器。波長變換有光/電/光的方法和全光方法。前者首先將光信號解復(fù)用后轉(zhuǎn)換為電信號，電信號再調(diào)制所需波長的激光器；后者還不成熟，正在研究中。村逢晝斧冪笨蔽沿經(jīng)腎都亭同憤朗糙棍捌矮吱詐劉妹規(guī)碑娶浸秧篆詫樸甩第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202274光纖通信器件波長變換器波長變換器:,顧名思義，就是改變信號光的波長，同時光分插復(fù)用可以在光碼分多址組網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成的全光網(wǎng)絡(luò)開放結(jié)構(gòu)中按需要在光交叉連接設(shè)備的節(jié)點或光交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間自由分接和復(fù)用。醫(yī)粒牢沈討爭嘿劈緣免凌吧碟雀討極村糾銘熏蒜妻號肅括蠢卯詐虎猶優(yōu)誕第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202275光纖通信器件光分插復(fù)用可以在光碼分多址組網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成的全光網(wǎng)絡(luò)開放結(jié)構(gòu)中按6光交叉連接器(OXC)光交叉連接技術(shù)和光分插復(fù)用技術(shù)一樣，都是是全光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。對于無波長變換能力的OXC構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)，路由選擇受到波長連續(xù)性限制，即一條光通道的各復(fù)用段必須采用相同的波長。這樣的光通道稱為波長通道。光交叉連接設(shè)備中的路由/波長分配對于具有(或部分具有)波長變換能力的OXC構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)，路由選擇有更多的自由度。這樣的光通道稱為虛波長通道。猴延鉤命柯板訪剁壺臆慢塞瞎參裁夠徘咳暖鏈犬窄黨喻旬氟判撕閣妄疊裕第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202276光纖通信器件6光交叉連接器(OXC)光交叉連接技術(shù)和光分插復(fù)用技術(shù)一樣波長通道必須在光通道層找到一條鏈路，在這條鏈路的所有復(fù)用段中，有一個共同的波長是空閑的，如果找不到這樣的鏈路，這個傳送請求被阻塞，采用集中控制方式；而虛波長通道因為采用了波長變換器使得業(yè)務(wù)在不同的復(fù)用段可以占用不同的波長，大大降低了業(yè)務(wù)的阻塞，采用分布式控制。從光交叉連接器的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，其實現(xiàn)形式可以分為三類:(1),光纖交叉連接(FXC)1122MM……輸入光纖輸出光纖僑超率歉氛專佯坡鈾珊嘯憾泊莉搏牌顆雞邯回頗殃拌篆氫摘勻掛厄哺便閥第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202277光纖通信器件波長通道必須在光通道層找到一條鏈路，在這條鏈路的所有復(fù)用段中光纖交叉連接將任意一根輸入光纖中的所有波長業(yè)務(wù)一次性地交叉連接到任意一根輸出光纖，交換的基本單位是一路光纖，并不對多波長業(yè)務(wù)進行解復(fù)用，可以看成是自動光纖配線架。FXC結(jié)構(gòu)簡單，交叉連接的顆粒度最大，可提供最簡單的配置和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)能力,對于光纖切斷的大故障，F(xiàn)XC是一種較好的解決方案。但是這種交叉連接器在WDM光網(wǎng)絡(luò)中不能實現(xiàn)多波長通道的靈活性，無法實現(xiàn)波長路由，即端到端的波長業(yè)務(wù)。弊慫男疇叮淌肝婦構(gòu)宦度謬峨云堡豈烽褪慘權(quán)犬蒸屜監(jiān)淑瓣里于淬誨輕銅第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202278光纖通信器件光纖交叉連接將任意一根輸入光纖中的所有波長業(yè)務(wù)一次性地交叉連(2)波長選擇交叉連接(WSXC)光纖1光開關(guān)DEMUXMUX光纖2光纖n光纖1光纖2光纖n………………………………λ1λ2λnλ1λ2λnλ1λ2λn嗎菏烷廣紗危秘郝枚徒瓣亮迎矯輥閩漓莉膨蒸木檔豺笛柳姑帳粹麗瀑硫面第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202279光纖通信器件(2)波長選擇交叉連接(WSXC)光纖1光開關(guān)DEMUXM波長選擇交叉連接，又稱波長固定交叉連接，將輸入光纖中任意波長交叉連接到使用相同波長的輸出光纖，不同光纖中的相同波長之間進行交換。即多路光纖中的光信號分別由各自的解復(fù)用器解復(fù)用，然后相同波長的業(yè)務(wù)進行交換，交換后的各路相同波長的業(yè)務(wù)各自輸出端的復(fù)用器，復(fù)用后最后耦合進各輸出光纖。顯然，WSXC實現(xiàn)了單波長粒度的業(yè)務(wù)交換，具有提供端到端的波長業(yè)務(wù)能力和波長級業(yè)務(wù)量的疏導(dǎo)能力，可以實現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)波長路由的保護和恢復(fù)。但這種結(jié)構(gòu)存在波長阻塞問題，即無法處理不同光纖中的相同波長業(yè)務(wù)進入同一條輸出光纖。甜柔非眼獲鑲啥弧邦占尸助雖論渙螺啞枚故劍篡博嗜脖燒勤詹遲疫咨沾賤第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202280光纖通信器件波長選擇交叉連接，又稱波長固定交叉連接，將輸入光纖中任意波長(3)波長交換交叉連接(WIXC)DEMUXMUX……波長變換器光開關(guān)陣列…………光纖1光纖2光纖m…光纖1光纖2光纖m…蠟曳庭握憫筏斌己駛足物剔剪咀麥出棘誦祈霖希擔(dān)抓掐懼相缸剛臉責(zé)瞬躥第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202281光纖通信器件(3)波長交換交叉連接(WIXC)DEMUXMUX……波長波長交換交叉連接，或者叫波長可變交叉連接，即采用了波長變換器，具有波長變換的能力，能夠?qū)⑷我庖桓斎牍饫w中的任意波長交叉連接到使用不同波長的任意一根輸出光纖上。因此各波長光信號可以實現(xiàn)完全靈活的交叉連接，在組網(wǎng)、業(yè)務(wù)提供和恢復(fù)方面有很大的靈活性。不會產(chǎn)生波長阻塞。這種實現(xiàn)方法又分為專用波長變換器和共用波長變換器。前者是每一個波長經(jīng)過交換后都配有波長變換器，而后者是所有輸入波長共用一組波長變換器，經(jīng)過變換后的波長業(yè)務(wù)再次由光開關(guān)交換到所需要的輸出光纖，提高了波長變換器的利用率。謝網(wǎng)縫恬亞咒銻屎鉸稿城隋原猜再淤匝鎬價姓傍鴦晌諺跑目峙那渠唉吐侄第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202282光纖通信器件波長交換交叉連接，或者叫波長可變交叉連接，即采用了波長變換器DEMUXMUX……:波長變換器光開關(guān)陣列……光纖1光纖2光纖m…光纖1光纖2光纖m…………牧銑蠻咒妻貪啟詞患瀉粗捎半悼如羞鬃換宿回歲慰事硯又問裴爹坦憤熊挫第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202283光纖通信器件DEMUXMUX……:波長變換器光開關(guān)陣列……光纖1光纖2光光交叉連接器的功能:(1),路由選擇以及交叉連接功能。為不同的光通道業(yè)務(wù)進行選路，對輸入輸出業(yè)務(wù)按照不同交換粒度的要求建立交叉連接。(2),對業(yè)務(wù)的疏導(dǎo)。OXC都是處于網(wǎng)絡(luò)之間的節(jié)點處，可能是主干網(wǎng)或城域網(wǎng)之間，或者不同網(wǎng)絡(luò)之間，在這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點要求OXC對不同速率、不同波長業(yè)務(wù)的信息進行靈活的交換。(3),網(wǎng)絡(luò)的保護和恢復(fù)。通過動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)的光層直接進行重新配置，拋棄O/E/O轉(zhuǎn)換，比電層更快、更高效，滿足超大容量的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，保證數(shù)據(jù)不丟失。靴符窮誣椎強暇逸質(zhì)瀝茁到寐迫論膝庶蜜扼揣協(xié)良躊鍍吭搪?lián)釤煗擅泛吭L第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202284光纖通信器件光交叉連接器的功能:(1),路由選擇以及交叉連接功能。為不同多粒度交換:(4),模塊化升級功能。包括波長模塊化和鏈路模塊化。波長模塊化是指OXC添加新波長時的升級能力；鏈路模塊化是指OXC添加鏈路時的升級能力。(5),無阻塞的全光網(wǎng)絡(luò)交換功能。由于未來的全光網(wǎng)絡(luò)通信是超大容量的通信，阻塞對系統(tǒng)的性能影響非常大。路由的選路算法和虛波長通道。按照交換粒度的大小分，可以分為單波長粒度、波帶粒度和光纖粒度交換，這就是所謂的多粒度交換，有靜態(tài)疏導(dǎo)和動態(tài)疏導(dǎo)兩種方案。劣暑懈摟鉸葛診羔赴賓隕奄擔(dān)碳莉邢吱藝獨錢草梆引濃穗暴緩壟甩孰挪飾第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202285光纖通信器件多粒度交換:(4),模塊化升級功能。包括波長模塊化和鏈路模塊靜態(tài)疏導(dǎo)將輸入業(yè)務(wù)直接送到需要交換的端口處，即:將需要進行光纖粒度交換的業(yè)務(wù)匯聚到光纖交叉連接(FXC)端口、將需要波帶粒度交換的業(yè)務(wù)匯聚到波帶交叉連接(BXC)端口、將需要波長粒度交換的業(yè)務(wù)匯聚到波長交叉連接端口(WXC)分別進行交換并將交換的業(yè)務(wù)送到輸出端。動態(tài)疏導(dǎo)首先讓所有的業(yè)務(wù)都通過FXC。其中需要較小粒度交換的業(yè)務(wù)將通過FXC交換到BXC輸入口，同時將需要更小粒度交換的業(yè)務(wù)交換到WXC輸入端口，然后交叉連接到對應(yīng)的輸出端。其羽宗膨囚押俐桶密融唁糞蕊藥贖若鐘畫翅常喊那斂肉佳薦痞曙拇鞏仙胳第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202286光纖通信器件靜態(tài)疏導(dǎo)將輸入業(yè)務(wù)直接送到需要交換的端口處，即:將需要進行光OXC的故障恢復(fù)功能:一般情況，實現(xiàn)OXC的故障恢復(fù)可分為兩個功能塊:,,路由功能塊和旁路功能塊。路由功能塊由分波器、光開關(guān)和波長變換器等構(gòu)成，主要完成:,(1)、波長交換，將輸入端任意鏈路的任意波長倒換到任意輸出端；(2)、鏈路出現(xiàn)故障時，將故障鏈路的工作波長倒換到備份波長并重新選擇正常的鏈路；(3)、由備份波長返回到工作波長并選擇其需要的鏈路。旁路功能塊由分波器、合波器等構(gòu)成，將備份波長分配給所需要的鏈路而不經(jīng)過波長變換?；筇俨炫亟啉澒裙u免僅鈾若龍詭浙蔥渝奏料君烴懾組暫失鉀饒追妝矩第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202287光纖通信器件OXC的故障恢復(fù)功能:一般情況，實現(xiàn)OXC的故障恢復(fù)可分為兩7,光波長轉(zhuǎn)換器光波長轉(zhuǎn)換器（Wavelength,Converter）是一種實現(xiàn)將光信號從某一波長的光載波轉(zhuǎn)換至另一波長光載波的器件，是波分復(fù)用光通信系統(tǒng)向光網(wǎng)絡(luò)演變的一個關(guān)鍵性器件。它可以在光通信網(wǎng)絡(luò)中廣泛地用于光交換、波長路由以及光信號的全光再生等。光/電/光式光波長轉(zhuǎn)換器全光波長轉(zhuǎn)換器狙滔叔判鼎她劑膚洋暫必扼坑友玩坦店沙涵哺黃覓究漢藩闊諱盆斤喘癬先第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202288光纖通信器件7,光波長轉(zhuǎn)換器光波長轉(zhuǎn)換器（Wavelength,Conv波長變換器的光通信網(wǎng)絡(luò)中的作用：,,,,盡管DWDM的傳輸帶寬可以滿足每個用戶的要求，但是目前的可用波長數(shù)目卻大大少于實際所需的數(shù)量，因為光通信網(wǎng)絡(luò)中的波長數(shù)量決定了具有獨立地址的節(jié)點數(shù)或可選路由數(shù)?？捎貌ㄩL數(shù)的匱乏使DWDM通信網(wǎng)絡(luò)的阻塞率大大提高，同時兩個或兩個以上波長信號向相同的路由連接時，就會造成波長競爭。,,,,如果沒有波長變換器，要在兩個節(jié)點間建立光的連接，光路上所有光路的連接必須采用同一波長。鳳牙釘敬貿(mào)玩段嗎頓址鋸冬誰溜旬壞色噶戮書俱秦陛羚蝸籌倫南算散且糾第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202289光纖通信器件波長變換器的光通信網(wǎng)絡(luò)中的作用：鳳牙釘敬貿(mào)玩段嗎頓址鋸冬誰溜,,,,有了波長路由器，只要各鏈路有未被占用的空閑波長，就可通過波長變換器建立通信路由，從而把路由的全局分配變?yōu)楸镜胤峙?，并實現(xiàn)波長的再利用，大大提高波長利用率，有效解決波長阻塞/波長競爭，動態(tài)路由選擇。,,,,另外，波長變換器的使用，有利于網(wǎng)絡(luò)的運行、管理、控制和通道的保護倒換。,,,,波長變換器使得光通信網(wǎng)絡(luò)變得更加靈活，可以使用非標準波長進行本地通信。,,,,OADM和OXC也能實現(xiàn)在不同波長間進行交換功能，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本高，有時候必須經(jīng)過電/光、光/電轉(zhuǎn)換，存在著“電子瓶頸效應(yīng)”。匝觸韓攫粘愚粗腸蒜擦菜違卿疏溯鳳礁恃牌冪炊庸腆揩茸儉攏和桅略鄰都第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202290光纖通信器件,,,,有了波長路由器，只要各鏈路有未被占用的空閑波長，就可光/電/光波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)原理圖,功能定義：,,,,,,,,首先利用光探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，再將此信號存儲于電存儲器中，然后用此電信號驅(qū)動可調(diào)諧激光器，變成另一波長的光信號。特點：,,,,,,,,(1),信噪比高、偏振無關(guān)、轉(zhuǎn)換速率可達10Gbit/s、可實現(xiàn)消光比增強及信號再生、技術(shù)成熟；,,,,,,,,(2),透明性受影響、光電轉(zhuǎn)換線路復(fù)雜，終究要受電子瓶頸的限制。(1),光/電/光式光波長轉(zhuǎn)換器：繳矣烴肉修據(jù)粗摩慧桔稼著跪疑冰攔圈葫娩挪緬價決書餞訓(xùn)睡村潦撿擋鼠第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202291光纖通信器件光/電/光波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)原理圖,功能定義：(1),光/電/光(2),全光波長轉(zhuǎn)換器(WC--,Wavelength,Conerter):,,,,,,,,全光波長轉(zhuǎn)換器是將信號從一個波長變?yōu)榱硪粋€波長而不需要變換到電域，因此具有高速、寬帶、透明(與信號格式無關(guān))的特點。利用SOA中的交叉增益調(diào)制(SOA-XGM)利用SOA中的交叉相位調(diào)制(SOA-XPM)利用SOA中的四波混頻效應(yīng)(SOA-FWM)供哎賈欽鈔地濟笨輔除吵峭忠盲淚苯采競淤麻錄滌把哩魁搔赤膝撓酬蒼蹬第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202292光纖通信器件(2),全光波長轉(zhuǎn)換器(WC--,Wavelength,CoSOA-XGM型全光波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)原理圖,a.,基于SOA-XGM的WC工作原理：隨著輸入光功率的增加，由于受激輻射，SOA中載流子的消耗相應(yīng)增加，載流子濃度下降，導(dǎo)致SOA增益減少，即發(fā)生增益飽和現(xiàn)象。此時，如果把一束波長為λS（與目標波長相同）的連續(xù)探測光注入SOA，當(dāng)信號光處于高功率（邏輯1）時，由于SOA的增益飽和效應(yīng)，探測光不能得到放大（邏輯0）；相反，當(dāng)信號光處于邏輯0時，探測光被放大（邏輯1）。此即為交叉增益調(diào)制效應(yīng)（XGM）。于是，強度調(diào)制信息就從信號光λC加載到了探測光λS上，實現(xiàn)了波長變換，只是輸出信號在邏輯上與原信號相反。CSFilterSSOACW達捏祖鄰瓤澎菠濾城繕秉概煽瘟泥縮電簾滓弛牛凌諜資齒訴鑿江拳慣皚躇第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202293光纖通信器件SOA-XGM型全光波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)原理圖,a.,基于SOA-SOA-XGM的特點優(yōu)點：可以達到較高的轉(zhuǎn)換速率，可到10Gb/s；輸出光與原信號光反相；轉(zhuǎn)換效率高；偏振無關(guān)（要求使用的SOA偏振無關(guān)）；結(jié)構(gòu)簡單。缺點：比特流倒置；信號的消光比惡化。紹示燃略激英潘恨郊后駐濁蘭乞既翹招敵潔誼樊襟芽勸又藉械重啥躍拓鉻第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202294光纖通信器件SOA-XGM的特點優(yōu)點：紹示燃略激英潘恨郊后駐濁蘭乞既翹招b.,基于SOA-FWM的WCSOASignalSPumpPFiltercSPcc=2p-sSOA-FWM型全光波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)原理圖,寥常肩竭廖損爽權(quán)伺足丑攝旁耀斡必允療怪循慣豢奴友阮嚷忍姓夏瞄擁吁第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202295光纖通信器件b.,基于SOA-FWM的WCSOASignalSPum優(yōu)點：與信號格式無關(guān)，可實現(xiàn)透明的波長變換，信號比特率大于40Gbit/s，是目前唯一能對輸入信號光的調(diào)制方式和傳輸速率進行透明變換的方法；對偏振敏感??；變換后的碼型不反轉(zhuǎn)。缺點：,,,,,,,,轉(zhuǎn)換效率低、偏振相關(guān)、輸入信號動態(tài)范圍小、轉(zhuǎn)換效率與波長有關(guān)（即當(dāng)輸入信號波長與轉(zhuǎn)換波長間隔增大時，轉(zhuǎn)換效率隨之降低）。SOA-FWM的特點幟萎誤蹬訣藹允儀臥擯諸斷般力談罐嗜瓶丘猾鐮稀啟酬碴目按串負單哩雙第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202296光纖通信器件優(yōu)點：SOA-FWM的特點幟萎誤蹬訣藹允儀臥擯諸斷般力談罐嗜c.,基于SOA-XPM的WC（MZI型）SOA-XPM型全光波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)原理圖

事列釉癢瑚蔑悲原奢鎊枉傷既淳譚事拎降磷孕重博禿處峻離寵劇烴誹列發(fā)第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202297光纖通信器件c.,基于SOA-XPM的WC（MZI型）SOA-XPM型全,,,,,,,,波長為λc的CW激光信號經(jīng)3dB光纖耦合器引入到MZI中，并沿MZI兩個臂傳輸。由于兩個臂中的SOA對稱，因此增益調(diào)制是相等的，不會引入附加相位差，λc光在MZI的出口端相干加強，維持原狀態(tài)輸出，只是經(jīng)MZI中的SOA單程光放大，使輸出光強度增強而已。如果此刻將波長為λs的信號光（與目標波長相同）耦合到MZI一個臂上的SOA（上）中，那么SOA（上）的光增益將同時受到波長為λs,的信號光調(diào)制，使之處于飽和增益狀態(tài)，產(chǎn)生相位漂移，此附加相位差決定MZI兩個臂的光相干加強或相干抵消，抵消時λs便載入了λc的信息碼。含棵秀甩托職顏蹋雞皺序穢鉀乃渴乘喀掩漁館濟倉寫轅話睹盤放雁卜阜始第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202298光纖通信器件,,,,,,,,波長為λc的CW激光信號經(jīng)3dB光纖耦合器引SOA-XPM的特點優(yōu)點：可以克服SOA-XGM波長變換中消光比降低的缺點；具有高速、低啁啾、波長獨立的特點。缺點：干涉儀的輸入功率的動態(tài)范圍?。桓缮鎯x的工藝要求搞，可通過單片集成工藝解決。裂塢瞳抵芽了秀螢肆兜匯曾宜偽塔璃髓導(dǎo)蓮簾白諾辨飄腰豈蔡頒蕊曰近語第五章,光纖的制造工藝和光器件第五章,光纖的制造工藝和光器件11/21/202299光纖通信器件SOA-XPM的特點優(yōu)點：裂塢瞳抵芽了秀螢肆兜匯曾宜偽塔璃髓c.,基于SOA-XPM的WC（MI型）λsλsSOAλcλcSOA-XPM型全光波長轉(zhuǎn)