光无源器件及光纤通信简介

1、光无源器件及光纤通信简介,光纤结构、种类、特性光纤通信基本原理有源、无源器件常用测试仪器计量单位,光纤结构,涂覆层(coating),包层(cladding),纤芯(core),a,b,c,a：4-10um(单模),50-62.5um(多模);b：125um;c:250um,涂覆层(coating),包层(cladding),纤芯(core),光纤导光原理（1）,光纤导光原理（2）,n2,n1,1,2,1,入射光(incidentray),折射光(refractiveray),反射光(reflectedray),折射定律：n1sin1=n2sin2若n1n2,则21,称折射率大的介质为光密质，

2、折射率小的为光疏质。,光纤导光原理（3）,n2,n1,1,2,入射光,折射光,n2,n1,1,2,折射光,入射光,n2,n1,1,折射光,入射光,临界角,全反射,n1n2,n1n2,n1n2,光波段分布,可见光,近红外,紫外线,波长增加(频率减少）,无线电波,X射线,射线,中红外,远红外,毫米波,微波,UHF,VHF,FM,AM,0.39um,光通信窗口0.76um1.6um,15um,25um,300um,395THz,187.5THz,光纤分类与特性（1）,传输模式：光在光纤中传播时的电磁场分布形式，一种电磁场分布称为一个传播模式。根据光纤中传输模式的数量，将光纤分类：单模光纤：对于一定波

3、长（或频率）的光波，只能沿着唯一的路径在光纤中传播。用SMF（singlemodefiber）表示。多模光纤：对于一定波长（或频率）的光波，可以沿着多条路径在光纤中传播。用MMF（multi-modefiber）表示。,光纤分类与特性（2）,损耗特性：光波在光纤中每传输一公里的损耗，用衰减系数表示，单位为dB。色散特性：光波在光纤中传输的过程中，由于各种原因导致的光波脉冲展宽，单位为ps。,光纤分类与特性（3）,常用的单模光纤纤芯一般为410um,衰减系数为0.3dB/km，光波在其中是单模传输，因此其损耗和色散特性都不错，适于大容量、长距离的通信。也是我们生产光纤通信无源器件中最常用的光纤。

4、多模光纤的纤芯一般为50-62.5um，衰减系数为3dB/km，光波在其中是单模传输，损耗和色散特性都比单模光纤要差，适于短距离、小容量的通信，特别是在局域网中（LAN）中应用较多。,光纤通信原理（1）,C=/T=f=3x108m/s,调幅(IM-DD：IntensityModulation-DirectDetection),调频,调相,用光波做为载波，用信号对其进行调制,将已调制光波沿光纤从一地传送到另一地，经过解调，从中取出信号，就实现了通信。由于器件水平限制，目前一般采用调幅技术进行光纤通信；即在发射端用信号光调制光源，使光脉冲幅度发生变化，实现了电光转换；在接受端通过光电转化，将光脉冲

5、幅度变化中蕴涵的信号取出来。,光纤通信原理（1）,光纤通信原理（2）,从发射端到接受端的过程，光要经过由光纤、无源光器件（PassiveOpticComponents）、有源光器件（ActiveOpticComponents）所组成的光网络或光路径。其中，无源器件主要的作用是对光进行导引（Guide）和路由（Route）；而有源器件主要是进行光的发射、接受及再生（Re-generation），再生包括了放大（Amplification）、整形（Shaping）、定时（Re-timing）。,光纤通信原理（3）,光纤通信原理（4）,发射机,接受机,中继器,光纤,光纤,1x2耦合器,光源,衰减器,

6、光敏二极管,光敏二极管,隔离器,发射机,1x2光开关,光路1,光路2,有源、无源器件(1),有源器件主要分为：1、光源:LD、LED、ASE;2、光敏二极管（Photodiode）:PIN,APD3、放大器（Amplifier）:EDFA,Roman.,有源、无源器件(2),无源器件主要分为：1、光隔离器(Isolator):偏振相关型、偏振无关型2、光耦合器(Coupler):光信号的耦合/分配3、光衰减器(Attenuator):光功率衰减4、光循环器(Circulator):固定顺序光路5、光开关(Switch):光路的通断、选择6、光连接器(Connector):光纤、器件之间的连接7

7、、波分复用(WDM)器件:多路波长信号的合波、分波,通常是2路；4路以上称为密集波分复用(DWDM)器件：,常用测试仪器,1、光源：白光源、LED、LD、可调激光光源（TunableLaserSource），2、光功率计：测光强，8153A（81533B+81521B）3、频谱分析仪（OSA）：测波长（频率）特性，Ando，HP4、波长计：5、显微镜：光纤、器件的表面检查。6、融接机：光纤的融接、对准。,在光纤通信中，表示两变量之间的倍数关系，通常用其取对数后（以10为底）的形式来表示；即设变量1的值是变量2的值的M倍，则其对数形式是10lgM,单位为分贝(dB）。需要注意的是，10dB对应10倍的关系，而20dB对应100倍的关系，30dB对应1000倍的关系所以，若EDFA的增益是50dB，则其输出信号是输入信号的10,000倍;.,计量单位和常用符号(1),光纤通信中的光功率，通常是毫瓦（mw）级的，一般用其对数形式表示；即设光功率为p(mw)，则其对数表示为P=10lg(p/1mw),单位为dBm。例如：若p=50mw，则P=10lg