电子科大第5章 光无源器件 (1).ppt

1、第五章无源光学器件，2。如何在光纤系统(传感和通信系统)中实现连接、分割、分离、滤波、波长分割、关闭等功能。无源器件：没有电支持的有源器件：需要电支持，如光源、光电探测器等。3。主要光纤无源器件，光纤连接器，光耦合器，光隔离器，光环行器，光栅，光滤波器，光开关，光波分复用器件，本章概述，4，1，光纤连接器，功能：光纤连接，光纤器件之间的互连，光纤连接器的基本元件，5，连接器插头，插头元件和插针材料插头根据其端面形状可分为三种类型的光纤跳线，6，转换器，俗称法兰，有光纤通道，超导和有源功率控制。不同类型之间的转换。7，光纤连接器性能，插入损耗，反射损耗重复性：特定连接器多次插入和插入的插入损耗统

2、计平均值，互换性：更换插头或转换器后插入损耗的波动范围，8，光纤耦合器，9，分类：功能划分：功率分配/波长分配端口划分：x (22)/Y (12)/星形(NN)/树形(1N)工作带宽划分：单工作窗口窄带/单工作窗口宽带/双工作窗口宽带传导模式划分：单模/多模，第一， 现状及应用领域，光纤耦合器是光纤应用领域中的一种传输方式：光纤通信系统、光纤激光器、光纤传感器、光纤测量技术及系统等。 10.2.工作原理、原理(X型光纤耦合器结构图)、半径、n1芯、包层、2A、倏逝、N2、弱导电性、单模光纤耦合器倏逝场示意图：折射率、11、12、3、熔锥型光纤耦合器制造、13、4、光纤耦合器主要技术参数、插入损

3、耗、超额损耗、耦合比、0.05分贝、14、方向性均匀性偏振相关损耗(旋转360度)隔离(波长分布型)、60dB、15。思考：影响X型光纤耦合器分光比的主要因素是什么？光纤耦合器如何实现波长分配？16，增刊：偏振和偏振器。偏振具有方向性，根据平行或垂直于入射面的偏振方向，偏振分为偏振光和偏振光。偏振器：特定振动方向的光可以透射。补充：双折射和双折射晶体。双折射：入射到介质上的一束光被折射并变成两束，两束都是线偏振光。如果自然光用于入射，则光强相等。光轴：沿此方向没有双折射晶体：当光沿非光轴方向入射时，O光和E光分离。18，3。光隔离器又称光单向器件，是一种具有非互易光传输的光无源器件，其基本功能

4、是实现光信号的前向传输和抑制后向光，即具有不可逆性。光隔离器： LD分类在通信系统中SLD光盘系统中的重要性：模块/光纤/波导原理：偏振效应、法拉第效应(不可逆性)、19、两个偏振相关光隔离器、偏振器/4波片(自由空间)法拉第效应、入射光束、偏振分光棱镜(薄膜)波片(双折射)、偏振棱镜/偏振法拉第旋转器、20、偏振无关光隔离器、楔形光隔离器、聚焦光纤透镜(GRIN)、前向光路、反向光路、E、O、O、E、P1、P2、FR级联光隔离器可以克服上述缺点，22。光隔离器的性能指标，插入损耗，反向隔离，回波损耗，23。光纤隔离器(偏振相关，偏振无关)，24。光隔离器、激光器、半导体激光器、激光二极管(光

5、盘读写系统)、光纤激光器的应用。三端口/四端口结构原理：单向传输，与光隔离器的工作原理基本相同：按照指定的端口顺序传输，光环行器原理图，入射光，26，光环行器参数，波长相关损耗，偏振相关损耗，偏振模色散，插入损耗，隔离，方向性1-3，回波损耗，27，环行器应用1，功能A，R2，R1，B，C，F，E，D，28，环行器应用2，功能：解调和提取信号结构：光环行器与光纤传感器结合使用，即2007年10月29日/第15卷，第22期/光学快报14936，29(例如激光/气体传感)结构：光环行器结合光纤放大器，环行器应用3，反射器30，环行器应用4，功能：双向同步传输结构：两个光环行器，光源和检测器形成两个

6、同时工作的传输系统，31，5，光纤光栅，光栅：光波通过光栅时折射率周期性变化的光学介质结构，光波的相位将周期性变化。 光纤光栅：在纤芯中形成的光栅具有带宽宽、插入损耗小、器件小型化和易于集成的优点。32，33，光纤光栅的分类，按周期划分：布拉格光栅(周期小于1um)长周期光栅(周期为几十到几百m)的分辨率根据折射率变化：弱调制光栅(常用的和常用的)根据折射率的应力光栅分布：均匀光栅，啁啾光栅，切趾光栅，倾斜光栅，34，折射率分布，布拉格条件：布拉格光栅：反射光纤光栅均匀光栅啁啾光栅，光敏性：掺氢锗光纤的掩模曝光， 弹光效应横向干涉曝光：CO2激光加热释放残余应力，氢氟酸腐蚀改变光纤物理结构，电

7、弧放电轻微弯曲光纤等。光纤光栅的制作，36，准分子激光器，37，光纤光栅的应用1，光纤激光器，激光原理简介，38，光纤光栅的应用2，光纤传感：应力、温度、扭转、外部折射率变化等因素都会引起光纤光栅的谐振波长变化，MST _ 8 (1997) 355 _ in-fiber Bragg光栅传感器，引用300多次，39，光纤光栅的应用3，光滤波器(第6节)波分复用(第8节)，例如，与循环器结合作为上/下41、几个重要的光学滤波器：F-P腔光学滤波器Mach-Zehnder干涉光学滤波器光栅滤波器声光和电光可调谐滤波器(光栅型)介质薄膜滤波器，42、F-P腔光学滤波器，Fabry-Perot，FP)腔

8、由两个平行的镜面组成，光进入腔内并在两个镜面之间多次反射。原理：多光束干涉驻波、共振、梳状谱2nd=m*或kd=m*频率间隔：=c/2nd，FP腔透射率T随kd、T、43变化的曲线，F-P腔滤波器，以及许多应用F-P腔滤波原理的滤波器：光纤型、铁电液晶光学滤波器、微机电系统滤波器等。通过调节腔长来调节相位，从而改变共振条件，不同波长的光可以透射并调节折射率。液晶的折射率随着施加的电压而变化。44.马赫-曾德尔干涉型光学滤波器，原理：一路双光束干涉为参考臂，另一路插入可调相位延迟装置。当两条路径之间的光程差等于半波长的整数倍时，相干性增强，并且具有该波长的光可以透射。45、光栅滤波器，低损耗、易

9、耦合连接的布拉格光栅，46、声光可调谐滤波器，将超声信号施加到声光晶体上，使晶体的折射率呈现周期性分布，形成光栅。可调滤波可以通过改变超声信号的频率和强度等参数来实现，如光栅周期和调制深度。电光可调滤波器：利用外部电压改变晶体的折射率，47。介质膜滤光片是一种干涉滤光片，它利用光的薄膜干涉现象进行过滤。薄膜叠层，高、低折射率材料交替沉积，48，7，光开关，是光纤通信系统中重要的光学器件之一，具有一个或多个可选的传输端口，可以对光传输线或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑运算。有以下分类方法：1 .工作介质(损耗):空间/波导；2.工作模式(速度):机械/非机械；3.输入和输出端口数量(应用)

10、:1X1、1X2、1XN、2X2、49；机械式光开关：电机用于旋转或移动光纤，开关速度慢10-15毫秒。电光开关：响应时间达到纳秒量级。常用的材料包括铌酸锂、磷化铟、GaAs等半导体材料50。微机电系统开关：一种基于微镜的二维或三维装置，安装在机械基座上，由静电控制。微机电系统、51、52、基于微机电系统的光集成器件、53、其他光开关、半导体光开关、声光开关、磁光开关、液晶光开关、热光开关、54、光开关的特征参数，主要包括插入损耗、回波损耗、开关时间、55、8光波分复用器件、波分复用(WDM)。多波长光源、信号加载、调制、传输、棱镜解复用器、波分复用光12 N由透镜准直，然后入射到折射率为n2

11、的三棱镜的输入表面上。光线进入棱镜后发生折射，棱镜对不同波长的光线有不同的折射角度。当这些分离的光从凝视镜进入空气时，它们再次被折射，从而进一步分离复用的光束并完成解复用。57、衍射光栅解复用器、输入的多波长复合信号聚焦在反射光栅上，该反射光栅对于不同波长的光具有不同的衍射角，从而将复合信号分解成不同波长的光。58、干涉薄膜滤波器WDM器件，由8个单窗口、两个波的密集波分复用器件串联而成，信道间隔为200千兆赫。8波密集波分复用器件采用多层介质膜窄带滤波器，8通道密集波分复用器件的响应曲线为59，光纤光栅WDM器件，结构FBG较少，但采用耦合器，插入损耗大；b和C结构需要使用更多的FBG，成本较高，但插入损耗较小，比A结构低6dB。光纤布拉格光栅(FBG)具有许多优点，如中心