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1、光纤通信中的关键光电子器件 第二章 Components and Modules in DWDM Networks DWDM Thin film filters Fiber gratings Waveguides Circulators Interleavers Mux/Demux modules Amplifiers Isolators Tap couplers Pump lasers Gain equalizers Attenuators Integrated amplifiers SOAs Optical Switches Circulators Couplers Add/drop mo
2、dules SwitchingTransmission Source lasers Modulators Wavelockers Receivers Detectors Tx/Rx modules Over 9000 Products 第二章 光器件 3.1 光器件概述 3.2 光连接器Connector 3.3 光衰减器Attenuator 3.4 光耦合器Coupler 3.5 复用器与滤波器Multiplexer and Filter 3.6 光隔离器与环行器 3.7 光调制器Modulators 3.8 光开光Switches 3.9 光波长转换器 3.10 光交叉互连器 2.1 2.
3、1 光器件概述光器件概述 作用作用: : 实现光信号的连接、能量分路实现光信号的连接、能量分路/ /合路、波长复用合路、波长复用/ /解解 复用、光路转换、能量衰减、方向阻隔、光复用、光路转换、能量衰减、方向阻隔、光- -电电- -光转换、光转换、 光信号放大、光信号调制等功能。是构成光纤通信系统的光信号放大、光信号调制等功能。是构成光纤通信系统的 必备元件。光器件是具有上述一种功能的元器件的总称。必备元件。光器件是具有上述一种功能的元器件的总称。 类型：类型：无源、有源无源、有源 包括：包括：光连接器、光衰减器、光耦合器、光复用器、光光连接器、光衰减器、光耦合器、光复用器、光 隔离器、环行器
4、、光滤波器、光解复用器、光调制器、光隔离器、环行器、光滤波器、光解复用器、光调制器、光 开光、激光器、光检测器、光放大器、光波长转换器等开光、激光器、光检测器、光放大器、光波长转换器等 发展趋势：发展趋势：集成化、全光纤化集成化、全光纤化 第二章 光器件 2.1 光器件概述 2.2 光连接器Connector 2.3 光衰减器Attenuator 2.4 光耦合器Coupler 2.5 复用器与滤波器Multiplexer and Filter 2.6 光隔离器与环行器 2.7 光调制器Modulators 2.8 光开光Switches 2.9 光波长转换器 2.10 光交叉互连器 2.2
5、光连接器Connector n技术指标： n插入损耗：光信号通过连接器之后，其输出光 功率相对输入光功率的比率的分贝数。 n回波损耗：反射损耗，光纤连接处，后向反射 光相对输入光的比率的分贝数。 n重复性和互换性 损耗损耗 来源来源 活动连接器 n方法：利用精密陶瓷套筒准直纤芯 n插入损耗目前水平0.2dB n减低反射技术：APC n类型：FC、 SC、 ST n其它：多芯光缆连接器、保偏光纤连接器、密封型光 纤连接器 FCFC型：螺纹连接。型：螺纹连接。 外部材料为金属外部材料为金属 SCSC型：外壳采用工程型：外壳采用工程 塑料，矩形结构，便于塑料，矩形结构，便于 密集安装，不用螺纹连密集
6、安装，不用螺纹连 接，可以直接插拔。接，可以直接插拔。 STST型：采用带键的卡型：采用带键的卡 口式锁紧机构，确保口式锁紧机构，确保 连接时准确对中。连接时准确对中。 固定连接器固定连接器 包括：熔接法、包括：熔接法、VV形槽法和套管法形槽法和套管法 第二章 光器件 2.1 光器件概述 2.2 光连接器Connector 2.3 光衰减器Attenuator 2.4 光耦合器Coupler 2.5 复用器与滤波器Multiplexer and Filter 2.6 光隔离器与环行器 2.7 光调制器Modulators 2.8 光开光Switches 2.9 光波长转换器 2.10 光交叉互
7、连器 2.3 光衰减器Attenuator n根据工作原理分类： 位移型光衰减器位移型光衰减器 横向位移型光衰减器横向位移型光衰减器 纵向位移型光衰减器纵向位移型光衰减器 直接镀膜型光衰减器（直接镀膜型光衰减器（ 吸收模或反射模型）吸收模或反射模型） 衰减片型光衰减器衰减片型光衰减器 液晶型光衰减器液晶型光衰减器 光衰光衰 减器减器 光衰光衰 减器减器 固定光固定光 衰减器衰减器 可变光可变光 衰减器衰减器 尾纤式固定光衰减器尾纤式固定光衰减器 转转 变换器式变换器式 固定光衰减器固定光衰减器 SCSCFCFC型、型、 FCFC STST型、型、 SCSCSTST型型 、 SCSC型、型、FC
8、FC型、型、STST型型 小可变光衰减器小可变光衰减器 步进可变光衰减器步进可变光衰减器 连续可变光衰减器连续可变光衰减器 机械型机械型 智能型智能型 技术指标：衰减量、精度、反射、插损技术指标：衰减量、精度、反射、插损 固定光衰减器固定光衰减器 尾纤式尾纤式 衰减量调衰减量调 节旋钮节旋钮 第二章 光器件 2.1 光器件概述 2.2 光连接器Connector 2.3 光衰减器Attenuator 2.4 光耦合器Coupler 2.5 复用器与滤波器Multiplexer and Filter 2.6 光隔离器与环行器 2.7 光调制器Modulators 2.8 光开光Switches
9、2.9 光波长转换器 2.10 光交叉互连器 2.4 光耦合器Coupler n定义：对同一波长的光功率进行分路或合路 n类型： nY型、X型22耦合器、1N型、MN型 n全光纤型、微光元件型、集成光波导型 n功能：光信号的分配、合成、提取、监控等。 1 1 3 3 2 21 1 2 2 4 4 3 3 工作原理 n消失场耦合。 Put the cores close enough together to get a coupling effectPut the cores close enough together to get a coupling effect All now depen
10、ds on the length of the coupling sectionAll now depends on the length of the coupling section Common commercial devicesCommon commercial devices Planar Waveguide CouplerPlanar Waveguide Coupler C-耦合系数 2 2 2 2光纤耦合器光纤耦合器 P P0 0 P P1 1 P P2 2 P P4 4 P P3 3 输入功率输入功率直通功率直通功率 串扰串扰 耦合功率耦合功率 L L Z Z L L 锥形区
11、域锥形区域锥形区域锥形区域耦合区域耦合区域 被驱动光纤的相位总比驱动光纤的相位滞后被驱动光纤的相位总比驱动光纤的相位滞后 /2/2 。 耦合区两纤芯中光功率随耦合区长度耦合区两纤芯中光功率随耦合区长度 的耦合交换规律。可根据耦合比要求的耦合交换规律。可根据耦合比要求 ，决定拉伸长度，但拉锥长度太长，决定拉伸长度，但拉锥长度太长， 纤芯变得过细后，将引起能量辐射，纤芯变得过细后，将引起能量辐射， 功率降低，插入损耗明显增加。功率降低，插入损耗明显增加。 1 1、插入损耗：、插入损耗：特定的端口到另一端特定的端口到另一端 口路径的损耗。如从输入端口口路径的损耗。如从输入端口i i到输到输 出端口出
12、端口j j的路径中的插入损耗为：的路径中的插入损耗为： 2 2、附加损耗：、附加损耗：输入功率对总的输入功率对总的 输出功率的比值。输出功率的比值。 3 3、串扰：、串扰：一个端口的输入信号与散一个端口的输入信号与散 射或反射回另一个输入端口的光功率射或反射回另一个输入端口的光功率 间的隔离度。以间的隔离度。以2 2 2 2光纤耦合器为例光纤耦合器为例 ： 4 4、分光比或耦合比：、分光比或耦合比：输出输出 端口间光功率分配的百分比端口间光功率分配的百分比 技术指标：技术指标： 串扰串扰 散射矩阵表示法 n以22耦合器为例,用散射矩阵(传播矩阵)S来分析: 输入场强输入场强 a a1 1 a
13、a2 2 b b1 1 b b2 2 S S 1111 S S 2222 S S 1212 S S 2121 输出场强输出场强 b bSaSa 散射矩阵表示法 n假如从端口a1输入的光功率中有比例为(1)的部 分出现在输出端口b1，剩余的部分出现在端口b2 。散射矩阵： a a1 1 输入的大部分功率出现在输出端口输入的大部分功率出现在输出端口b b 1 1 ， 就必须小。这表示就必须小。这表示 a a2 2 中相同波长光功率耦合进入中相同波长光功率耦合进入b b 1 1 的光功率数值变小了，结果是的光功率数值变小了，结果是 在无源在无源2 2 2 2耦合器中，使用相同的波长将两个输入端所有的
14、功耦合器中，使用相同的波长将两个输入端所有的功 率同时耦合进同一输出端口是不可能的。最好的方法是将每路率同时耦合进同一输出端口是不可能的。最好的方法是将每路 输入功率的一半发送到同一输出端。然而，如果两个输入端的输入功率的一半发送到同一输出端。然而，如果两个输入端的 波长不同，就可以把大部分功率耦合进同一根光纤中。波长不同，就可以把大部分功率耦合进同一根光纤中。 a a1 1 a a2 2 b b1 1 b b2 2 n令Ein,2=0，则有Eout,1=(1/2)Ein,1和 Eout,2=(j/2)Ein,1 ，输出功率为： Pout,1=Eout,1Eout,1*=1/2Ein,12=1
15、/2P0 Pout,2=Eout,2Eout,2*=1/2Ein,12=1/2P0 3dB3dB耦合器，耦合器， 0.50.5，输出场强：输出场强： 3dB 3dB couplercoupler LAN and MAN networksLAN and MAN networks Star Coupler: N input are mixed and made available on Star Coupler: N input are mixed and made available on 8 outputs8 outputs Reflective Coupler: input can be o
16、n any fiber and Reflective Coupler: input can be on any fiber and output is split equally among all fibersoutput is split equally among all fibers P P1 1 P P NN P P i i 1 1 i i NN (P(P 1 1 +P+P 2 2 +P+PN N)/N )/N Y-Coupler (Splitter)Y-Coupler (Splitter) 光纤技术难实现，一般利用平面波导技术光纤技术难实现，一般利用平面波导技术 。 port1port1port2(50%)port2(50%)port3(50%)port3(50%) But light entering on port2
