第4讲_无源光器件

光纤通信课件

第四讲无源光器件

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主要内容一、光纤的连接与光纤连接器 ☆ 二、光纤分路器及耦合器 三、光合波器、光分波器 光合波器、 四、光隔离器 ☆ 五、光开关 六、光可变衰减器 七、光纤光栅 八、光锁相环与非线性光环镜NLOM 光锁相环与非线性光环镜

2012-3-28

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概述构成一个完整的光纤传输系统，除了光源、 构成一个完整的光纤传输系统，除了光源、 光检测器及光纤外，还需要众多的无源光器件， 光检测器及光纤外，还需要众多的无源光器件， 连接器、衰减器、隔离器、滤波器、分路器、 如连接器、衰减器、隔离器、滤波器、分路器、 复用器、光开关和调制器等 复用器、光开关和调制器等。 它们在系统中各起着光学连接、 它们在系统中各起着光学连接、光功率分 光波分复用、光信道切换及光信息的衰减、 配、光波分复用、光信道切换及光信息的衰减、 隔离和调制等。由此看来， 隔离和调制等。由此看来，无源光器件在光纤通 信系统中起着重要的作用。 信系统中起着重要的作用。本讲仅介绍几种常用 的无源光器件的原理及性能。 的无源光器件的原理及性能。

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一、光纤的连接与光纤连接器光纤连接器 fiber optic connector 又称光纤活动连接器，俗称活动接头， 又称光纤活动连接器，俗称活动接头，用 于设备与光纤之间的连接。 于设备与光纤之间的连接。 光纤连接器的作用是将需要连接起来的单 根或多根光纤芯线的断面对准 贴紧， 对准、 根或多根光纤芯线的断面对准、贴紧，并能多 次使用。 次使用。 光纤连接器在工艺上应满足的条件： 光纤连接器在工艺上应满足的条件： 0.5dB; 1)连接损耗要小于 0.5dB; 拆方便，重复性好； 2)装、拆方便，重复性好； 体积小，成本低等。 3)体积小，成本低等。 光纤连接器轴心偏离、有夹角会引起大的损耗。 光纤连接器轴心偏离、有夹角会引起大的损耗。2012-3-28 4

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光纤与光纤的连接有两种形式，一种是永久性 光纤与光纤的连接有两种形式，一种是永久性 连接，另一种是活动连接 活动连接。 连接，另一种是活动连接。 粘接法和 之分， 永久性连接具有粘接法 熔接法之分 永久性连接具有粘接法和熔接法之分，目前 多采用熔接法 熔接法。 多采用熔接法。 光纤连接器的基本构成 由三个部分组成的：两个配合插头和一个耦合 由三个部分组成的： 两个插头装进两根光纤尾端； 管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管起对准套 管的作用。如图所示。 管的作用。如图所示。

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光纤很细，单模光纤的纤芯直径要在 以下， 光纤很细，单模光纤的纤芯直径要在10um以

下， 以下 因此熔接必须使用机器才行。 因此熔接必须使用机器才行。良好的接续是指在接 续点上没有光传输的不连续现象。 续点上没有光传输的不连续现象。 下图中示出了纤芯不连续的几种典型状态， 下图中示出了纤芯不连续的几种典型状态，有 轴错位、纤芯倾斜、空隙、 轴错位、纤芯倾斜、空隙、端面倾斜和纤芯直径及 折射率的微小差异等等 由于这些不连续性， 等等。 折射率的微小差异等等。由于这些不连续性，也会 造成光功率的一部分变成散射损耗， 造成光功率的一部分变成散射损耗，或以反射波形 式返回发送端。有空隙时， 式返回发送端。有空隙时，因玻璃纤维和空气折射 率的差异，也会引起反射，此现象又称菲涅耳 菲涅耳( 率的差异，也会引起反射，此现象又称菲涅耳( Fresnel)反射。 )反射。2012-3-28 6

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接续点上的不连续现象

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由于折射率不同引起的反射可用菲涅耳公式计算。 由于折射率不同引起的反射可用菲涅耳公式计算。 菲涅耳公式计算 设玻璃的折射率为n 光功率的反射系数可用下式求 设玻璃的折射率为 1时，光功率的反射系数可用下式求 出：

r =[(n1 - n2 )/(n1 + n2)]2例如:当 例如 当 n1 = 1.45, n2 = 1,r= 3.4%时，即有 ， , = 时 即有14.7dB 的反射损耗。 的反射损耗。 在单模光纤连时接，除要求纤径一致之外， 在单模光纤连时接，除要求纤径一致之外，更重要 模场直径( 的是要求在实质上代表分布宽度的模场直径 ： 的是要求在实质上代表分布宽度的模场直径(MFD: Mode Field Diameter)一致。 )一致。 目前工程中多采用高精度自动熔接机， 目前工程中多采用高精度自动熔接机，光纤端面切 割好后，光纤间的对准、调整、 割好后，光纤间的对准、调整、熔接及损耗测量等步骤 都在微处理机的控制下自动完成，熔接质量很好， 都在微处理机的控制下自动完成，熔接质量很好，接头 附加损耗可控制在0.1dB以下。 以下。 附加损耗可控制在 以下2012-3-28 8

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使用连接器进行光纤接续，由于菲涅耳反射等原因， 使用连接器进行光纤接续，由于菲涅耳反射等原因，对信 号产生不良影响。为了防止菲涅耳反射， 号产生不良影响。为了防止菲涅耳反射，设法把反射光的入射 角余角调整到大于临界角余角， 角余角调整到大于临界角余角，使反射光进入包层并最终泄漏 出去。为此把连接器的管芯端面按 管芯端面按8°进行倾斜研磨， 出去。为此把连接器的管芯端面按 °进行倾斜研磨，就可以 实现。另外一种方法就是去掉连接之间的间隙。 实现。另外一种方法就是去掉连接之间的间隙。为此使管芯端 面间

处于紧贴而不留一丝隙缝。 面间处于紧贴而不留一丝隙缝。通常把这种连接器叫做 PC (Physical Contact) 型连接器。 型连接器。 实际使用的PC型连接器如图所 实际使用的 型连接器如图所 把套管端面研磨成球面。 示，把套管端面研磨成球面。 PC接续的反射很小，它的反射 接续的反射很小， 接续的反射很小 损耗可达25dB以上。如果经 以上。 损耗可达 以上 过精密加工研磨， 过精密加工研磨，就可将反射 损耗指标提高到40dB以上。 以上。 损耗指标提高到 以上2012-3-28 9

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光纤连接器又分为多模连接器和单模连接器。 光纤连接器又分为多模连接器和单模连接器。 多模连接器 多模连接器用于多模光纤系统，它有U型 多模连接器用于多模光纤系统，它有 型 环路连接器、插座式连接器、 环路连接器、插座式连接器、现场装配连接器 型连接器等， (FA)以及 型连接器等，它们的损耗在 )以及C型连接器等 它们的损耗在0.40.5dB以下。 以下。 以下 单模光纤连接器有PC型 直接接触型)、 单模光纤连接器有 型(直接接触型)、 FC型(平面对接型)、 型(矩形)、 型 )、SC型 矩形)、 )、ST型 型 平面对接型)、 等几种。 等几种。

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FC型(平面对接型 连接器是由连接插头、插座组成，其 型 平面对接型 连接器是由连接插头、插座组成， 平面对接型)连接器是由连接插头 结构如图所示。 结构如图所示。它主要使用在光缆线路与传输设备间的连接 可以方便地进行光路的调整或线路的测试。 ,可以方便地进行光路的调整或线路的测试。连接器具有很 高的精度。 高的精度。

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SF型连接器(矩形)是室外用连接器，具有防 型连接器(矩形)是室外用连接器， 型连接器 水功能和良好的温度特性。由于使用了塑料套管， 水功能和良好的温度特性。由于使用了塑料套管， 其价格便宜，可以和FC型连接器 …… 此处隐藏：2852字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……