光纤-光器件讲解课件

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1、第三章第三章 光纤光纤/光器件光器件广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信23-1 光纤连接器件光纤连接器件；3-2 光纤耦合器光纤耦合器 ；3-3 光隔离器光隔离器；3-4 光纤光栅光纤光栅；3-5 波分复用器波分复用器 ；3-6 光环形器光环形器；3-7 光开关光开关； 本章思考题本章思考题。第二章的主要内容第二章的主要内容6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信3一、一、 光纤的接头及熔接光纤的接头及熔接光纤通信线路中，光纤接头不可避免。光纤通信线路中，光纤接头不可避免。1. 光纤的熔接工艺步骤光纤的熔接工艺步骤 (1) 将待熔接的光纤端头切

2、割成平整且垂直于将待熔接的光纤端头切割成平整且垂直于轴线的端面；轴线的端面； (2) 利用微调装置将两根光纤调准直；利用微调装置将两根光纤调准直； (3) 利用电弧放电将两根光纤熔接在一起。利用电弧放电将两根光纤熔接在一起。电弧的强度电弧的强度和和熔接时间熔接时间应调整妥当，既保证熔接点应调整妥当，既保证熔接点有足够的机械强度，又不会造成形变而增加损耗。有足够的机械强度，又不会造成形变而增加损耗。3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信42. 光纤熔接引起损耗的原因光纤熔接引起损耗的原因(1) 光纤轴线的横向相对误差（错位）；光纤轴

3、线的横向相对误差（错位）；(2) 两根光纤的纤芯直径不同；两根光纤的纤芯直径不同； (3) 两根光纤的性能参数不同；两根光纤的性能参数不同； (5) 角向相对偏离。角向相对偏离。 (4) 光纤端头之间的相对距离；光纤端头之间的相对距离； 3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信53-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信63-1 光纤连接器件光纤连接器件OffsetAngular MisalignmentSeparationCore EccentricityCore Ell

4、ipticityReflections &Interference6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信73-1 光纤连接器件光纤连接器件Medium insertion loss:Worst return loss: 14 dB (Fresnel)Common multimode fiber connector Air Gaptyp. 0.5 dBLowest insertion loss: 40 dBHighest insertion loss:Best return loss:Cable TV, highperformance systemsAngled

5、PhysicalContact (APC) 0.4 to 0.9 dB 60 dB86/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信83-1 光纤连接器件光纤连接器件光纤剥离钳光纤剥离钳6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信93-1 光纤连接器件光纤连接器件光纤切割刀光纤切割刀6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信10光纤熔接机光纤熔接机3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信113-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广

6、东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信123-1 光纤连接器件光纤连接器件光纤自动熔接以后的液晶显示界面光纤自动熔接以后的液晶显示界面Protective sleeveSplice6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信133-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信14二、光纤连接器二、光纤连接器 光纤连接器是光纤技术应用中使用量最大的光光纤连接器是光纤技术应用中使用量最大的光无源器件，和光纤接头一样，光纤连接器也是对两无源器件，和光纤接头一样，光纤连接器也是对两光纤端面进行对接，所不同的是光纤接头是永久性光

7、纤端面进行对接，所不同的是光纤接头是永久性的熔接，而光纤连接器是临时性连接，具有使用的的熔接，而光纤连接器是临时性连接，具有使用的灵活性。损耗是它们重要的光学参数。灵活性。损耗是它们重要的光学参数。1. 光纤连接器损耗的分类光纤连接器损耗的分类(1) 插入损耗；插入损耗；(2) 回波损耗。回波损耗。3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信152. 光纤连接器的插损机理光纤连接器的插损机理 光纤公差引起的固有损耗：主要由光纤制造公光纤公差引起的固有损耗：主要由光纤制造公差，即纤芯尺寸、数值孔径及纤芯差，即纤芯尺寸、数值孔径及纤芯/包层

8、同心度等。包层同心度等。 连接器加工装配引起的固有损耗：主要由光纤连接器加工装配引起的固有损耗：主要由光纤制造公差，即端面间隙、轴线倾角及横向偏移等。制造公差，即端面间隙、轴线倾角及横向偏移等。3. 光纤连接器的回损机理光纤连接器的回损机理 光纤端面菲涅耳反射引起的光能量损耗。这种光纤端面菲涅耳反射引起的光能量损耗。这种损耗发生在纤芯空气交界面，有效的解决方法是设损耗发生在纤芯空气交界面，有效的解决方法是设计两个连接器的物理接触面。计两个连接器的物理接触面。3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信164. 光纤连接器的损耗表达式光纤

9、连接器的损耗表达式NA引起的损耗引起的损耗端面间隙引起的插损端面间隙引起的插损回波损耗回波损耗主观因素损耗：端面划伤、尘粒、定位不准。主观因素损耗：端面划伤、尘粒、定位不准。3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信175. 光纤连接器的组成光纤连接器的组成光纤连接器由跳线、尾纤或尾缆、适配器组成。光纤连接器由跳线、尾纤或尾缆、适配器组成。 跳线跳线: 在一段光纤在一段光纤(或单芯光缆或单芯光缆)的两头都装上的两头都装上插头，主要作光配线用；插头，主要作光配线用； 尾纤尾纤: 在一段光纤在一段光纤(或单芯光缆或单芯光缆)的一头装上插头

10、，的一头装上插头，主要与光器件相连；主要与光器件相连； 尾缆尾缆: 在一段多芯光缆的一头装上插头，主要用在一段多芯光缆的一头装上插头，主要用于连接干线和光配线；于连接干线和光配线； 适配器适配器: 将两个插头连接起来的器件。将两个插头连接起来的器件。3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信186. 光插头的组成光插头的组成(1) 光纤或单芯光缆：多模或单模；光纤或单芯光缆：多模或单模；(2) 插针体：是连接器的关键部件，制作材料有不插针体：是连接器的关键部件，制作材料有不绣钢、不锈钢镶陶瓷、全陶瓷、玻璃或塑料，目绣钢、不锈钢镶陶瓷、

11、全陶瓷、玻璃或塑料，目前多采用全陶瓷插针体，插针体直径前多采用全陶瓷插针体，插针体直径2.5mm；(3) 外部零件：光纤连接器的辅助部件，是插针体外部零件：光纤连接器的辅助部件，是插针体的固定部件和光纤对接的定位部件，制作材料依的固定部件和光纤对接的定位部件，制作材料依据型号而定，有金属和塑料。据型号而定，有金属和塑料。3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信197. 光纤连接器的技术指标光纤连接器的技术指标插入损耗：光通过连接器后，光功率损耗的大小；插入损耗：光通过连接器后，光功率损耗的大小；回波损耗：光通过连接器后，后向反射光与

12、入射光回波损耗：光通过连接器后，后向反射光与入射光的比值；的比值；重复性：重复插拔后插损的变化值，重复性：重复插拔后插损的变化值，1000次插拔后，次插拔后，小于小于0.1dB；互换性：插头和适配器按一定的规则互换后，插入损互换性：插头和适配器按一定的规则互换后，插入损耗的变化值，互换性小于耗的变化值，互换性小于0.2dB。3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信208. 光纤连接器的分类光纤连接器的分类(1) 按光纤的模式分按光纤的模式分(2) 按插针体的端面分按插针体的端面分单模、多模光纤连接器单模、多模光纤连接器;端面一般都是

13、加工成球面、精抛球面和斜球面等。端面一般都是加工成球面、精抛球面和斜球面等。PC、SPC、APC。APC: 将端面抛磨成与插针体中心线成将端面抛磨成与插针体中心线成80角。角。3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信21(3) 按连接器的类型分按连接器的类型分FC、SC、ST: 目前应用最广泛的三种目前应用最广泛的三种,体积比较大。体积比较大。LC、MU、MT-RJ: 第三代光纤连接器，具有体积小，第三代光纤连接器，具有体积小，便于密集安装等优点。便于密集安装等优点。FC: 螺纹锁紧式螺纹锁紧式SC: 插拔式插拔式/咬合式咬合式ST

14、: 卡口旋转锁紧式卡口旋转锁紧式3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信229. 光纤连接器的形状光纤连接器的形状FCSCST3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信23FCSC3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信24需要光配线连接的设备需要光配线连接的设备光缆与收发机光缆与收发机光缆与大楼的接线板光缆与大楼的接线板设备与局域网间的接口处设备与局域网间的接口处连接楼内较短的数据链路连接楼内较短的数据链路楼内

15、路由信号的接线板楼内路由信号的接线板电信系统进入大楼的位置电信系统进入大楼的位置网络与终端设备间的连接网络与终端设备间的连接远处可移动视频设备与录音设备或摄影棚远处可移动视频设备与录音设备或摄影棚的连接的连接10. 光光纤纤连连接接器器的的应应用用场场合合3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信25三、光纤接续子三、光纤接续子可作永久性接续，也可作临时接续可作永久性接续，也可作临时接续无需粘合剂和环氧胶，内有折射率匹配膏无需粘合剂和环氧胶，内有折射率匹配膏(液液) 通用性强，适合不同涂敷层种类通用性强，适合不同涂敷层种类(250/2

16、50 um、250/900 um或或 900/900 um)的光纤的光纤光纤无需研磨光纤无需研磨光纤中心自对准光纤中心自对准 3-1 光纤连接器件光纤连接器件6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信26光纤耦合器是用来连接光纤耦合器是用来连接3个或个或3个以上的光接点。个以上的光接点。 光信号经过光纤耦合器后，在多个输出端口之光信号经过光纤耦合器后，在多个输出端口之间分配，降低了每个信号输出端的信号强度。间分配，降低了每个信号输出端的信号强度。输出端口数输出端口所占比例损耗(dB)输出端口数输出端口所占比例损耗(dB)20.53.01200.0513.0140.256.0225.0413.9850.26.99500.0216.9980.1259.031000.0120100.1102000.00523.01150.06711.764000.002526.023-2 光纤耦合器光纤耦合器6/2/2022广东海洋大学理学院广东海洋大学理学院 光纤通信光纤通信271. 光纤耦合器的性能参数光纤耦合器的性能参数1243(1) 插入损耗插入损耗(2) 耦合比耦合比(