光无源器件【优选内容】

1、光无源器件,光无源器件,1,行业借鉴#,光有源器件：,光源 光放大器 光检测器,光无源器件：,光连接器,光耦合器,光开关,光隔离器,光衰减器,光调制器,光器件的分类,作用 参数 原理 类型,光环行器,光波分复用器,2,行业借鉴#,第一节、光连接器,一、功能：,用于光纤设备和光纤之间，光纤和光纤之间, 光纤 与其它部件之间，设备和设备之间的连接。 又叫活接头。,光源,光中继,光检测器,尾纤,光耦合器,光测试仪器,光跳线,3,行业借鉴#,二、光纤连接器的典型类型及工作原理,1、平面对接型光纤连接器 （FC型face connect）,4,行业借鉴#,FC 型光纤连接器,光连接器,5,行业借鉴#,使

2、用方法： 将带有接收光纤和发射光纤的插针体分别插入 套筒中，将螺旋拧紧，就实现了光纤的耦合。,材料：合金,螺旋式连接,6,行业借鉴#,菲涅耳反射：光在不同折射率的介质平面的交界面上会发生入射光的部分反射 。,问题所在：FC 型光纤连接器的接头时平面型，产生菲涅尔反射， 形成损耗和引入噪声 。,7,行业借鉴#,2、直接接触型光纤连接器（PC型physical connect）,插针体（包括光纤）的端面研磨成凸面球，使得被连接的光纤的端面可以直接接触，实现 物理结构的直接连接。,特点：,优点： 减少了光的菲涅尔反射，避免了回波噪声。,材料：陶瓷,8,行业借鉴#,端面的制备：,9,行业借鉴#,光连接

3、器,3、矩形光连接器（SC）,预留空间以便耦合部分旋转，不能满足高密度安装要求。,卡口式，能自锁和开启,10,行业借鉴#,SC 型光纤连接器,11,行业借鉴#,4、ST型连接器,插销锁定式连接方式,12,行业借鉴#,5、FO 型光纤连接器,结构图：,作用：将带状光纤的光纤一根根分开，与单芯光纤连接。,13,行业借鉴#,6、MT型光纤连接器,结构图：,作用：多模带状光缆的光纤的一次连接。,14,行业借鉴#,三、 光纤连接器的参数,1、插 入衰减,意义：表征光连接器插入后引起的光路中的光信号 衰减的程度。,定义： ac=10 Lg(Pin / Pout) (dB),影响光纤连接器衰减的因素： 参数

4、不匹配：折射率、纤径 耦合缺陷：,间隙,横向偏移,倾斜角,端面不平,15,行业借鉴#,2、重复性,意义：在使用寿命期间允许实际插入损耗值偏离标称值的最大变化量。,ac =ac-acimax,16,行业借鉴#,3、互换性,描述同一种光纤连接器在相互代换时允许插入损耗的最大差值。,意义：,定义：,17,行业借鉴#,意义：表征连接时光纤端面对光的反射程度。,回波损耗（反射损耗）：10Lg(P入/P反),4、回波损耗,5、工作寿命,意义：可插拔的最大次数,18,行业借鉴#,四、 光纤通信对光连接器的要求,连接损耗低,0.5dB连接损耗5km光纤损耗,0.4dB,重复性好,寿命长,一般1000次,强度高

5、,环境稳定性好,反射低,体积小，成本低，操作方便,19,行业借鉴#,五、陶瓷PC型光纤连接器的主要技术指标,20,行业借鉴#,第二节 光方向耦合器,一 、光方向耦合器,对光信号实现分路、合路、插入、分配的一种无源器件。 实现光功率的分配，对光的波长没有影响。,功能：,插入,合路,分配,21,行业借鉴#,二、 参数,（1）插入损耗,合路器：,n,分路器：,意义： 表征插入光方向耦合器后对链路的光信号的衰减。,定义：,一般要求ai20dB,23,行业借鉴#,光连接器,（3）、分路比,分路时各个输出端口的光功率之比。,i,j,定义：Tij=Pi/Pj,光方向耦合器,意义：,一般要求T在0.1：110

6、：1,24,行业借鉴#,三、光纤耦合器的分类,1、T型耦合器,功能：将一个光纤的输入光功率按照一定的比例分配给两根光纤，或者将两根光纤的输入 光信号合在一起送入一根 光纤。,用途： 光功率分配器或光功率组合器,25,行业借鉴#,2、星型耦合器,功能：将n根光纤的输入光功率合 在一起，均匀的分给m 根光纤。,用途：多端口功率分配器,26,行业借鉴#,3、 定向耦合器,功能： 取出光纤中向不同方向传送的光信号,1,2,3,4,1,2,3,4,用途：只能用于功率分路器。,27,行业借鉴#,四、基本结构,1、 光纤型,将几根光纤去涂覆后排列在一起，用熔断拉锥技术制作成光耦合器。,28,行业借鉴#,工作

7、原理：,光功率的比例分配与锥形的长度和包层的厚度有关,29,行业借鉴#,2、 微光器件型,主要采用自聚焦渐变透镜,半透镜,A,B,GRIN圆柱透镜,GRIN圆柱透镜,30,行业借鉴#,3、波导型,在一个平面板的衬底上制作 需要形状的光波导，衬底既可以做支撑体也可以做波导的包层。,玻璃 衬底,嵌 入波导,31,行业借鉴#,32,行业借鉴#,4、对接型偶合器,33,行业借鉴#,五、 耦合级联,12型,22型,级联,1N型,NN型,34,行业借鉴#,从22的光方向耦合器来推导NN型星型耦合器的参数特性：,结论：（N 2N）/ 2个22的星型耦合器可以按照这样的思路组成2 N级阵列，形成NN型星型耦合

8、器，其分路损耗为32 NdB.,35,行业借鉴#,光衰减器,第三节、光衰减器,一、 定义,光衰减器是一种插入光传输链路中控制光能的衰耗的无源器件。,固定光衰减器,可变光衰减器,36,行业借鉴#,卡 口 式 光 衰 减 器,37,行业借鉴#,螺 旋 式 光 衰 减 器,38,行业借鉴#,光衰减器,二、 光纤通信对光衰减器的要求：,（1）模式无关,（2）低的反射率,（3）宽的光谱范围,（4）环境的稳定性,传导模,偏振模,39,行业借鉴#,光衰减器,三、光衰减器的类型,光衰减器的衰减机理,吸收,反射,遮去,衍射,40,行业借鉴#,光衰减器,1、固定衰减器,（1）位移式固定衰减器,遮光,41,行业借鉴

9、#,光衰减器,（2）衰减片型固定衰减器,无准直透镜型：,FIBER,FIBER,衰减片,利用吸收光的衰减片,不能用于大功率的光路中,42,行业借鉴#,光衰减器,渐变折射率透镜衰减器：,FIBER,衰减片,渐变折射率透镜,43,行业借鉴#,光衰减器,2、可变衰减器,步进式,渐变式,（1）双轮式可变衰器,44,行业借鉴#,光衰减器,（2）平移式衰减器,自聚焦透镜,自聚焦透镜,连续可变衰减片：表面膜 对光的吸收系数呈线形变化,思考： 为什么可变衰减片以倾斜放置？,光的透射率：Tp=d0+ks,45,行业借鉴#,光衰减器,四、光衰减器的参数。,（1）衰减值,光路中插入光衰减器后为光链路提供的标称衰减值

10、。,A=10Lg(Pin/Pout)（dB）,(2)插入衰减,衰减器的标称值为0时对光路的衰减值。,ai,(dB),46,行业借鉴#,光衰减器,(3)衰减精度,衰减的实际值对应于标称值的相对变化量,=(A/An) 100,(4)使用波长,衰减器正常工作时的波长区域。,47,行业借鉴#,光开关,第四节、光开关,一 、功能,光开关是一种光路控制器，起转换光路的作用。,如：保护倒换,48,行业借鉴#,光开关,全光交换：,12空间光交换,12时隙光交换,光纤延时线,T,.,49,行业借鉴#,T3,T2,T1,T4,T1,T2,T3,T4,复合光交换,2t,4t,6t,光开关或耦合器,T2,T3,T4,

11、T1,光开关,50,行业借鉴#,51,行业借鉴#,52,行业借鉴#,光开关,二、光开关的类型,（1）机械式光开关,移动光纤式,移动棱镜式,原理,53,行业借鉴#,光开关,光纤1,玻璃套筒,方空玻璃套筒,套管,光 纤2,光纤3,光纤1,光纤2,光纤3,移动光纤式：,54,行业借鉴#,光开关,移动棱镜式：,棱 镜,自聚焦透镜,55,行业借鉴#,光开关,新型的微光机电系统光开关,微光机电系统（MOEMS）光开关微机电系统（MEMS）技术与传统的光技术的结合,56,行业借鉴#,光开关,57,行业借鉴#,58,行业借鉴#,光开关,（2）电光式光开关,59,行业借鉴#,（3）热光开关,60,行业借鉴#,（

12、4）SOA光开关,半导体光放大器,控制电压,61,行业借鉴#,光开关,二、 参数,（1）插入损耗,ai=10Lg(Pin/Pout),(dB),(2) 通断消光比,开关处于接通状态的输出光功率和处于断开状态的输出光功率之比。,a=10Lg(P通/P断),62,行业借鉴#,光开关,(3)寿命,允许转换光路的次数,（4）转换速度,光通道的设置开关：110ms,保护倒换：110us,分组交换：1ns,外调制：10ps,63,行业借鉴#,光隔离器,第五节 光隔离器,一、 定义,光隔离器是一种防止光沿传输光程返回的无源器件。,64,行业借鉴#,光隔离器,光隔离器,65,行业借鉴#,光隔离器,二、工作原理

13、,基于法拉第效应,66,行业借鉴#,光隔离器,B,B,光的不可逆 性,67,行业借鉴#,光隔离器,光隔离器的工作原理：,偏振器,法拉第旋转器,B,偏振器,NO PASS,45,68,行业借鉴#,光隔离器,三、参数,（1）正向插入衰减 沿光传播方向的衰减。,a fi=10Lg (Pin/Pout)（dB）,(2)隔离度,反向衰减，反向光被阻止的程度。,A=10Lg(Pin/Pout) (dB),以反向方向为参考方向,69,行业借鉴#,光环行器,第六节、 光环形器,基本功能：,1,2,3,用途：用于光放大器和光时域反射仪。,70,行业借鉴#,光调制器,第七节、光调制 器,一、 光调制技术,内调制技

14、术：也称直接调制技术，直接将电信号驱动光源产生调制信号。,光源,电信号,光信号,71,行业借鉴#,光调制器,优点：设备简单,缺点：有啁啾-电流进去后，出来有一定的时延差，使光谱变宽产生色散。,72,行业借鉴#,光调制器,外调制技术 ： 间接调制,恒流驱动电路,光源,恒定光,恒定电流,外调制器,信号源,克服了啁啾现象，在高速通信中得到广泛的应用。,外调制需要用到光调制器,73,行业借鉴#,光调制器,光调制器主要基于电光效应、磁光效应、声光效应等。,二、 外调制器的原理及分类,（1）磁光调制器,原理基于法拉第效应,光通过介质传播时，若在垂直于光的传播方向上加一个磁场，则光的偏振方向发生一定的顺时针

15、偏转，其角度与介质的长度、外加磁场成正比。,74,行业借鉴#,光调制器,接电流,马吕斯定律：I=I0cos2a,75,行业借鉴#,光调制器,（2 ）电光调制器,电光晶体,电光调制的原理基于偏振光的双折射效应。（通过电光晶体的两个垂直分量的相角与调制电压有关）,76,行业借鉴#,要点总结,1、光器件与电器件的比较,电源,电探头,电阻,电混频器,电插头,二极管,激光器,光检测器,光衰减器,波分复用器,光纤连接器,隔离器,分支器（三通）,光方向耦合器,MODEL,光调制器,77,行业借鉴#,要点总结,2、 FC 型光纤连接器的结构、缺点,光纤,插针体,套筒,平面对接型光纤连接器产生菲涅尔反射,78,

16、行业借鉴#,要点总结,3、PC 型光纤连接器、SC 型 光纤连接器、FO型光纤连接器各自的特点。,PC 型光纤连接器：,物理接触型，实现物理上的直接接触，克服了菲涅尔反射。,SC 型 光纤连接器：,矩形，方便安装，降低精度要求,FO型光纤连接器：用于将带状光纤的每 一根光纤单独分离出来,79,行业借鉴#,要点总结,3、 光耦合器与光波分复用器的区别：,光耦合器,光功率的合与分,光波分复用器,光波长的分与合,80,行业借鉴#,要点总结,4、 22型光纤耦合器的级联,81,行业借鉴#,要点总结,5、 双轮可变衰减器的原理,自聚焦透镜,自聚焦透镜,衰减盘,衰减盘,82,行业借鉴#,要点总结,6、光开关在光纤通信中的用途,倒换备用,光交换,空分光交换,时分光交换,复合光交换,83,行业借鉴#,要点总结,7、 光隔离器的作用及工作 原理,光隔离器是一种防止光沿传输光程 返回的无源器件。,基于法拉第效应,在偏振光的传播方向外加电磁场时 ，其偏振方向会旋转一定的角度。 =VBL 无论光的传播方向如何，顺着外加磁场的传播方向观察，偏振光按顺时针的方向旋转,工作原理：,84,行业借鉴#,光隔离器的工作原理图：,偏振器,法拉第旋转器,B,偏振器,45,45,45,90,NO PASS,要点总结,85,行业借鉴#,8、 光环行器的作用,进来的光从一个端口走， 回来的光从另一个端口走,1,2,3,要点