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文档简介

1、08.10.2020,第七章光纤的连接与耦合,08.10.2020,7.1 引言,光纤系统中光纤需要连接,光纤之间的连接不象金属导线那么简单。要精心设计。 光纤需要与光源、探测器以及各种无源器件耦合。,光纤间的连接(接续): 1、光纤间连接的判断标准:连接损耗 2、引起连接损耗因素及特征 3、多模、单模光纤连接损耗的理论分析 4、光纤间连接,08.10.2020,光纤的连接方式,光纤端面对接,透镜扩束连接,固定连接头,活动连接头,连接质量的衡量标准:连接损耗,定义连接损耗:,T:透过率,08.10.2020,引起光纤连接损耗的因素:,内部损耗因子:光纤结构参数的失配,外部损耗因子:光纤调整参数

2、的偏离、端面质量,端面反射损耗:光纤活动连接中,08.10.2020,(a)横向偏移 (b)纵向偏移 (c)角向偏移,08.10.2020,各种光纤连接损耗的特点:,(1)内部损耗因子引起的连接是非互易的; (2)横向失准和角向失准对损耗的影响比纵向损耗大的多,且难调准; (3)多模光纤间的a和的偏差会引起较大的损耗,其量级可达0.050.2dB ; (4)单模光纤的内部损耗因子归结为唯一的参数:基模的模场半径;单模光纤由于纤径小,对于横向偏移与角向偏移极为敏感。为保证接续损耗低于0.05dB,要求光纤对准调整误差在十分之几微米之内。,08.10.2020,菲涅尔反射损耗,:光纤端面间隙材料折

3、射率,:光纤纤芯轴线处的材料折射率,一般 ,因此对于空气间隙(ng=1),有菲涅尔反射引起的总损耗可达0.32dB。如果两端面之间充以纯水(ng=1.33),则可使端面菲涅尔反射损耗下降到0.02dB。因此,在光纤端面之间充以折射率匹配可大大减小菲涅尔反射损耗。,08.10.2020,7.2 光纤与光纤之间的连接损耗,一、多模光纤连接损耗的理论分析,方法: 几何光学; 特点: 简单、直观,易于理解,结论符合实际; 基本思想:设发射光纤的端面可视为由无数个小光源构成的面光源。,针对接收光纤:,:接收孔径角;,的光纤不能被接收,08.10.2020,点光源透过率:能被接受的功率与点光源总功率之比。

4、,:分布函数值下降到最大值的0.1时对应的全宽度;,光纤端面接收光功率的分布:,两光纤的纤芯差异,08.10.2020,总透过率T:能被接收光纤接收的光功率与总发射光功率之比。,其中:,连接损耗:,08.10.2020,二、单模光纤连接损耗的理论分析,08.10.2020,08.10.2020,08.10.2020,08.10.2020,08.10.2020,08.10.2020,7.3 光纤与光纤之间的固定接头,光纤固定接头的基本要求: 制作时间短、成本低、稳定插入损耗小,应用场合不同,要求不同: 长途干线通信系统:损耗低、性能稳定,对时间与成本要求则不高; 光纤局部区域网络:距离短、接头多

5、、要求时间快、损耗满足一般要求。,光纤固定接头的制作:,光纤端面制备,光纤对准调节,光纤接头焊接,固定,08.10.2020,08.10.2020,一、光纤端面制备:,光纤端面要求:,平整光纤的镜面,且与光纤的纤轴相垂直。,光纤端面制备方法: 加热法、刻痕拉断法、研磨抛光法,08.10.2020,优点:,端面倾角小于1,一次可加工多根光纤。,08.10.2020,二、光纤对准调节:,无源对准:依靠光纤或辅助器件的几何尺寸一致性来进行对准。,08.10.2020,有源对准:通过检测光功率的大小来实现对准。,有源对准的方法:,透射率法:检测输出功率,达到光纤间的最佳耦合; 局部损耗法:光纤的接续损

6、耗达到最小。,透射法:,远端透射监测、本地透射监测,08.10.2020,远端透射光功率监测法:对准时测到的光功率达到最大。,08.10.2020,本地透射光功率监测法:对准时测到的导模光功率达到最大。,08.10.2020,局部损耗功率监测法:对准时测到的泄漏或辐射模光功率达到最小。,08.10.2020,三、光纤的固定:,胶粘法 机械夹持方法 熔焊技术,08.10.2020,光纤间的熔焊:,08.10.2020,08.10.2020,7.4 光纤活动连接器,08.10.2020,按结构的不同可分为FC、SC、ST、 LC 、 MU等各种型式;,08.10.2020,按连接器的插针端面可分为FC、PC(UPC)和APC,球面接触(PC):将装有光纤的插针体端面加工成球面,球面曲率半径一般为25mm60mm。其回波损耗可以达到50dB以上。由于球面接触使纤芯之间的间隙接近于0,达到“物理接触”。端面间隙和多次反射所引起的插入损耗将得以消除,从而使后向反射光大为减少。,斜球面接触(APC):先将插针体端面加工成8 左右的倾角,再按球面加工的方法抛磨成斜球面。这种方案除了实现光纤端面的物理接触外,还可以将微弱的后向反射

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