《二、光连接器、光衰减器、光耦合器件、光隔离器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二、光连接器、光衰减器、光耦合器件、光隔离器（138页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2007-2-27 1 第二讲 光连接器、光耦合器件、光隔离器、光环形器、光衰减器 光纤通信常用单位 光连接器 光耦合器件 光隔离器 光环形器 光衰减器 2007-2-27 2 光纤通信中常用单位的定义： 1. dB =- 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout :输出功率 ; Pin :输入功率 2. dBm = 10 log10 ( P / 1mw) 是通信工程中广泛使用的单位； 通常表示以 1毫瓦为参考的光功率； Example: 10dBm表示光功率等于 100uw。 3. dBu = 10 log10 ( P / 1uw) 光纤通信常用单位 2007-2-27 3
2、光器件与电器件的类比 电线 光纤 调制器 光调制器电阻 光衰减器 三通 （多通） 光耦合器二极管 光隔离器 混频器 光波分复用器放大器 光放大器 频率转换器 光波长转换器滤波器 光滤波器 电源 光源电接插件 光连接器 探头 光探测器开关 光开关 集成电路 集成光路2007-2-27 4 一、光连接器件 光纤连接器件的作用是一根光纤中的光最大限度地传到另一光纤中 ， 或光信号在不同光纤之间耦合传递 。 广义上连接器分为两种类型： 可拆卸型连接器 。 它被设计成可被连接 ， 必要时又可拆开 。 永久型连接器 。 它被一次型连接使用 ， 不能在拆开后重复使用 。 连接器的组成部分：连接器插头、光缆跳
3、线、转换器、变换器、裸光纤连接器。 2007-2-27 5 制作光纤连接器的光纤要求 纤芯直径 :单模 9um 0.5,多模 50 1um. 纤芯不圆度 :小于 0.5um 包层直径 :125um 2um 包层不圆度 小于 2% 同轴度 :小于 1um 抗拉强度 :大于 0.5kg 2007-2-27 6 光纤的基本类型 2007-2-27 7 2007-2-27 8 精密套管结构连接器简图 光纤 套管 插针 粘结剂活动连接器的基本结构 (1) 2007-2-27 9 活动连接器的基本结构 (2) 双锥形结构 V形槽结构 2007-2-27 10 活动连接器的基本结构 (3) 球透镜耦合与 自
4、聚焦透镜耦合 2007-2-27 11 活动连接器的核心部件 2007-2-27 12 2007-2-27 13 2007-2-27 14 2007-2-27 15 连接器的品种、型号（ 1） 1. FC系列连接器 FC型连接器是一种镙纹连接，外部零件采用金属材料制作的连接器。 2007-2-27 16 FC型连接器的插头、转换器和内部结构 连接器的品种、型号（ 1） 2007-2-27 17 2. SC系列连接器 SC型连接器采用插拔连接 ， 外壳使用工程塑料制作 、 矩形结构 ， 便于密集安装 ， 可以制成多芯连接器 。 SC型插头 SC型转换器 连接器的品种、型号（ 2） 2007-2-
5、27 18 3. ST型连接器 ST型连接器采用带键的卡口式锁紧机构 。 ST型连接器的插头与转换器 连接器的品种、型号（ 3） 2007-2-27 19 4. 不同型号插头相互连接的转换器（法兰盘） FC/SC， FC/ST， SC/ST 5. 不同种类的变换器 SC FC， ST FC， FC SC， FC ST， SC ST，ST SC 6. 各种裸光纤转接器 连接器的品种、型号（ 4） 2007-2-27 20 连接头端面类型 Ferrule + Flange Insertion Loss(插入损耗 ) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB 2007-2-27 21
6、 光在光纤中的衰减 2007-2-27 22 光衰减中的规律 2007-2-27 23 连接器的主要指标 连接器的主要指标 : 1.插入损耗 基准法： （国家标准） 替代法： （国家标准） 跳线插入损耗测试 )(log10 dBPPIino u tL 2007-2-27 24 连接器的主要指标 2.回波损耗 在光纤连接处 ， 后向反射光相对于输入光的比率的分贝数 。 3. 重复性和互换性 重复性是指同一对插头 ， 在同一只转换器中多次插拔之后 ，其插入损耗的变化范围 。 插拔次数一般取 5次 。 互换性是指不同插头之间 。 或者不同连接器任意置换之后 ，其插入损耗的变化范围 ， 性能一致性 。
7、 )(lo g10 dBPPRinr e f l e c tL 2007-2-27 25 光纤连接器一般性能 1.04050 PC型 陶瓷 -40+80 陶瓷 -20+70 不锈钢 工作温度 /C 不锈钢 寿命（插拔次数） 3540 FC型 反射损耗 /dB 互换性 /dB 重复性 /dB 0.20.3 插入损耗 /dB 性能 型号或材料 项目 3101.04102007-2-27 26 纤芯错位损耗 影响连接损耗的因素 光纤连接时 ， 由于光纤纤芯直径 、 数值孔径 、 折射率分布的差异以及横向错位 、 角度倾斜 、 端面间隙 、 端面形状 、端面光洁度等因素的影响 ， 都会产生连接损耗 。
8、 1. 纤芯错位损耗 2007-2-27 27 2007-2-27 28 光纤倾斜损耗 2)/(lo g10 dLd eI aVV )87 9.261 9.165.0( 62/3 其中 （ 2） 光纤倾斜损耗 对单模光纤当错位损耗取 0.1DB，并假定 a=5um,则横向错位d=0.72um.对于单模光纤 横向错位小于 0.8um 2007-2-27 29 2007-2-27 30 22 )/(l o g10 neI L （ 3） 光纤端面间隙损耗 )41log (10 KaZI LZ其中 Z是端面间隙， K=n1/n2。 当端面间隙控制在 1um以内损耗小于 0.006db，可以忽略。 （
9、4） 光纤端面多次反射（ Snell反射）引起的损耗 42)1(16lo g10KKILf 光纤端面间隙损耗 光纤端面间隙损耗对于要求倾斜损耗小于 0.1DB，则单模光纤的倾斜角度应小于 0。 3度。生产中小于0。 1度 其中 k=n1/n0,n0为空气折射率，取 n0=1,n1=1.46计算得到 Ilf=0.32db 2007-2-27 31 （ 5） 纤芯（或模场）尺寸失配引起的连接损耗 （ 6）数值孔径失配引起的连接损耗 21221 )(41log LaI212 )log (10NANAILNA NA1 NA2 NA1 NA2 0LN AI失配引起的连接损耗 失配引起的连接损耗aVV )
10、87 9.261 9.165.0( 62/3 其中 2007-2-27 32 其他原因引起的损耗 光纤端面不平滑，会导致散射损耗 光纤端面与轴线不垂直，会产生连接损耗。 上述的各种因素不仅影响插入损耗，也同时影响着连接器件的重复性和互换性。因此各种因素的改善，也会提高重复性和互换性指标。 2007-2-27 33 改进回波损耗的方法 平面接触 球面接触 斜球面接触 Return Loss(回波损耗 ) PC40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB 2007-2-27 34 光纤连接器的测试方法 基准法 替代法 跳线插入损耗测试 重复性 互换性 回波损耗测试 2007-2-27
11、35 连接器的发展方向（ 1） 1、进一步提高性能指标 插入损耗和回波损耗是今后有待改善的主要指标。 插入损耗目前是 0.1dB 到 0.5dB之间，平均为0.3dB, 逐步到平均值 0.1dB,变化范围小至 0.2dB. 采用加工精度，增加一致性和互换性 采用镀膜工艺提高回波损耗 2007-2-27 36 连接器的发展方向（ 2） 2、发展带状光缆连接器 多芯带状连接器， 4芯、 8芯、 10芯等 日本可达到 1000芯带状光缆连接器 3、发展多功能的连接器 现已有外形与 FC、 SC、 ST型转换器一样的固定衰减器 外形和各种变换器一样的固定衰减器 外型与 FC型转换器一样内部有接收和发光
12、芯片的光电器件 2007-2-27 37 连接器的发展方向（ 3） 预期会产生下面器件： 装有光发光模块和光接收模块的各种型号的转换器 再插针端面，镀各种模组成不同功能的插头 再插针端面生成微透镜，使出射光变成平行光 转换器内部装有光隔离器、调制器的光集成器件 将激光器陈列芯片和接收器件阵列芯片与带状光缆连接集成在一起。 2007-2-27 38 光纤固定连接 制作固定接头的方法有：熔接法、 V形槽法、毛细管法、套管法。 熔接法最普遍，是光通信中光纤固定连接的主要方法。 插入损耗小、后向反射光为零。 加热和熔化的方法有三种： 电弧熔接；采用电极高压放电的方法加热光纤，使之熔融连接。电弧放电和光
13、纤对准已实现自动化作业。 氢焰熔接；用于一些特殊场合，如海底光缆熔接，接头强度高，但火焰的控制较为困难。 激光熔接； CO2激光加热熔接光纤。加热环境非常洁净，接头强度高，但设备昂贵。 2007-2-27 39 三种熔接方式图 2007-2-27 40 其它固定连接方法 V形槽法，毛细管法和套管法；适合野外作业，抢修等。插入损耗小、有一定后向反射光，操作简单、小巧。 2007-2-27 41 光纤熔接机 光纤熔接机结构： 光纤准直和夹紧机构 光纤对准结构：可达 0.01微米 电弧放电结构 放电和电机驱动的控制机构 光纤熔接机熔接光纤过程 2007-2-27 42 作业 如何测量连接器的插入损耗
14、和回波损耗？ 写成小论文的形式，按学术论文的书写格式。（必做） 降低光纤熔接损耗的措施有哪些？（ 2， 3选一） 简述光纤熔接机纤芯直视原理？ （ 2， 3选一） 2007-2-27 43 二、光耦合器件 主要功能再分配光信号 重要应用在光纤网络 尤其是应用在局域网 在波分复用器件上应用 2007-2-27 44 光耦合器件分类 光耦合器 （ Coupler） 是一类能使传输中的光信号在特殊结构的耦合区发生耦合 ， 并进行再分配的器件 。 从端口形式上划分 ， 它包括 X型 (2 2)耦合器 、 Y形 （ 1 2） 耦合器 、 星形（ N N， N2） 耦合器以及树形耦合器等 。 2007-2-27 45 光纤耦合器基本原理（ 1） 按工作原理分：光纤型、微光学机械型、波导型。从性能和价格考虑，光纤型为最好。 下面介绍光纤型耦合器的基本结构和工作原理。把两根或多根光纤排列，用熔融拉锥技术制作。在熔接区，光纤变细，相互靠近，发生了耦合。由于常规单模光纤中大约有2
