光無源元件課件VIP

光無源元件第一節(jié)光無源元件的結(jié)構(gòu)形式用途：連接器、耦合器、波分復(fù)器、波復(fù)用器、光調(diào)制器、光偏振控制器、光隔離器結(jié)構(gòu)：體塊型、全光纖型和波導(dǎo)型

2025/6/1Opticalfibercommunications第二節(jié)光纖得持續(xù)損耗和光纖的連接器一、光纖的連續(xù)損耗A、參數(shù)耦合的有效性用傳輸系數(shù)T或耦合損耗L表示。若輸入光纖發(fā)出的光功率為，輸出光纖接收的光功率為則：2025/6/1OpticalfibercommunicationsB、引起光纖損耗的原因間隙Axialoffset橫向偏移Lateroffset傾斜角

Tilt端面不齊Scattering/reflections棋式矢配Modemismatch2025/6/1Opticalfibercommunications二、單模光纖的耦合

（CouplingtosingleModeFibers）2025/6/1OpticalfibercommunicationsTofindthecouplingcoefficientwemustcalculatehowmuchoftheincidentfieldisinthepropagatingmode2025/6/1Opticalfibercommunications1、LP01膜均勻的橫向電場分布用GaussianFuction來近似2、該近似對大多數(shù)的光纖模式計算是正確的3、例外是cross-talkcalculation,4、采用Gaussian

approximation,橫向電場三、GaussianApproximationtotheHE11modeP：峰值功率采用Gaussian

approximation的主要問題在于找出合適的橫場半徑S02025/6/1Opticalfibercommunications5、對階躍光纖（經(jīng)驗公式）

對的拋物線型折射率分布光纖，且V較大時

V：歸一化率項

2025/6/1Opticalfibercommunications四、存在縱向光纖間隙D時（includingModematching）A、歸一化光纖間隙（AxialoffsetofModeMatching）n3：兩光纖方向面間的介質(zhì)折射率指數(shù)S1、S2：兩單模光纖的模場半徑B、傳輸系數(shù)

2025/6/1Opticalfibercommunications當D＝0T=|l0|2L0：輸入光纖在輸出光纖中激發(fā)出的單模光場的幅度傳輸損耗L（dB）＝10lg|l0|2C、當S1/S2偏離越遠損耗越大T——S1/S2

D、T——D/a

傳輸系數(shù)對光纖截面間隙的變化不太大不太敏感；同樣間隙D光纖芯徑大時連接損耗小。2025/6/1Opticalfibercommunications五、Tilt（軸向傾斜角時的輸出系數(shù)）A、B、T隨的增加按GaussianFuction的規(guī)律減小。設(shè)：T=T0/e即：2025/6/1Opticalfibercommunications

A、B、s1=s2=s

T=1/ede=s

3、橫向位移d（lateraloffset）2025/6/1Opticalfibercommunications(1)可通過觀測同單模光纖耦合功率隨橫向位移的變化來確定光纖的模場半徑，它是用徑向失調(diào)法來測單模場半徑的基礎(chǔ)。(2)如果tiltoffsetandseparation

用時存在，T有其交叉項，但是如果每個矢配都很好，其交叉項可以忽略。2025/6/1Opticalfibercommunications六、階躍多模光纖的鏈接損耗

多模光纖的耦合情況比較復(fù)雜，例如多模光纖中存在模式耦合和模式轉(zhuǎn)換，使各模式所攜帶的能量比例隨光纖長度而變，連到達平衡長度為正。所謂平衡長度是指個模式的功率比例達穩(wěn)定值時的長度。只有達到平衡長度后光纖端面才有穩(wěn)定的功率分布，從而有穩(wěn)定的耦合損耗。2025/6/1OpticalfibercommunicationsModle：輸入、輸出光纖芯子上的光纖都是均勻分布的1、理論上可以計算所有的源模式和接收光纖模式的耦合系數(shù)2、總的耦合系數(shù)是所有耦合系數(shù)的就和。3、假定原有m個模式，光纖有n個模式總的耦合系數(shù)：4、這一計算非常復(fù)雜，因而沒有用處5、一個簡單而又有效的模型是假定源和接收光纖上的功率是均勻分布的。6、耦合可從幾何角度進行考慮7、考慮源的一個積分作元面積上有多少入射到光纖的數(shù)值幾徑之內(nèi).總的耦合系數(shù)是對源面積積分。8、GRIN的耦合更復(fù)雜。2025/6/1Opticalfibercommunications七、損耗MMFA、橫向偏移情況下的耦合損耗光纖耦合損耗將由輸入光纖面積和輸出光纖的有效接收面積AR重合面積所決定。當：d/2a<0.2時2025/6/1OpticalfibercommunicationsB.光纖端面間隙D引入的耦合損耗1、損耗的途徑（1）光束發(fā)散引起的耦合損失（2）光纖芯子界面上的Fresnel反射損耗

2、光束發(fā)射：NA：光纖的數(shù)值孔徑2025/6/1Opticalfibercommunications

3、Fresrel損耗Fresrel反射系數(shù)：2025/6/1O