37第五章光路无源器件汇编.ppt

第五章 光无源器件 本章要点 光纤通信系统中除了光源和光检测器等有源器件外，还有许多无源器件，它们在系统中承担了连接、耦合、开关和偏振作用。本章主要介绍常用无源器件。耦合器、滤波器、隔离器、衰减器、光开关和连接器等。 无源光器件的要求 插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、 体积小、价格便宜、便于集成等。 1 5.1 光纤连接器 光纤连接器是两根光纤之间完成活动连接的器件，主要用于各类有源及无源光器件之间、光器件与光纤线路之间、各类测试仪器与光纤通信系统或光纤线路间的活动连接。 活动连接主要是指可以进行多次重复连接，且重复性能好。与之相对的是，光纤线路中的光纤与光纤之间的连接（光纤接续）是一个永久性（固定）连接，一般不具备重复性。 2 5.1.1 光纤连接损耗及影响因素 光纤连接时引起的损耗与多种因素有关，诸如光纤的结构参数（如纤芯直径、数值孔径等）、光纤的相对位置（如横向位移、纵向间隙等）以及端面状态（如形状、平行度等），如图5-1所示。 3 图5-1 产生光纤连接损耗因素 4 5.1.2 光纤连接器类型 按结构：分为调心型和非调心型 按连接方式：分为对接耦合式和透镜耦合式 按光纤相互接触关系：平面接触式和球面接触式 使用最多的是非调心型对接耦合式光纤活动连接器。 5 插针－套筒式光纤连接器 连接器主要由带有微孔（Φ125μm）的插针体a、插针体b与用于对中的套筒等几部分构成。 需要连接的光纤去除涂覆层后插入插针中心微孔，并用环氧树脂类粘结剂固定。将插针体a、b同时插入套筒中，就可完成光纤的对接耦合。插针和套筒之间通过精密公差配合，可以保证两根光纤的轴对准，再采用弹簧等机械装置保证插针－套筒之间的位置固定，即可实现光纤的活动连接。 套筒和插针材料通常采用坚硬耐久的金属材料如不锈钢等，但现在多使用性能更加稳定的氧化锆。 6 光纤连接器的分类 FC型光纤活动连接器： FC是金属套筒，卡口螺旋式； SC型光纤活动连接器 SC是插拔式，外壳为矩形； ST型光纤活动连接器 ST是弹簧带锁卡口结构 双锥型光纤活动连接器 DIN光纤活动连接器 MT-RJ型光纤活动连接器 LC型光纤活动连接器 MU型光纤活动连接器 7 FC型光纤活动连接器示意 8 SC型光纤活动连接器 9 阵列式连接器 10 常用连接器实物 11 FC Type SC Type SC2 Type FDD Type 插针形式 为了进一步减小插入损耗和反射损耗，活动连接器的插针也有不同的形式。常用的插针体有PC（物理接触）、SPC（球面物理接触）、APC（角度物理接触）等。PC插针体端面之间直接接触，使得光纤端面间微小空气间隙引起的损耗大为减少。SPC型将插针端面研磨成球面，利用自聚焦特性获得较小的插入损耗。APC型将插针制成8°倾角，这样可以大大提高回波损耗。 16 表5-1 PC型活动连接器主要性能指标 类型 指标 单模光纤活动连接器 插入损耗（dB） ≤0.2 重复性（dB） ≤±0.1 互换性（dB） ≤±0.01 最大插入损耗（dB） ≤0.5 反射损耗（dB） ≥40 寿命（插拔次数） 2000 使用温度范围 －20～＋70℃ 17 5.1.3 光纤连接器性能参数 光学性能 插入损耗 回波损耗 互换性或重复性 抗拉强度 温度 插拔次数 18 光纤活动连接器的参数测试 1）插入损耗 插入损耗是通过光纤活动连接器从输入端到输出端光能量透过率的参数衡量。光纤活动连接器的主要参数就是插入损耗和回波损耗。检验光纤活动连接器性能的标准就是插入损耗小和回波损耗大。通过实验仪器，接入稳定光源，分别在光纤活动连接器输入端P1和输出端P 2接入光功率计，反复读取P1和P 2和P 3的值，测量并计算出光纤活动连接器的插入损耗。测量方法如图3所示。 19 光纤活动连接器的插入损耗的测量公式如式1所示： 式中P1为入射光功率，P2为出射光功率。 20 (2) 回波损耗 回波损耗是在传输速度的提高和带宽的增加条件下提出的新指标。是指在使用光纤活动连接器时, 由于两个端口的各种参数不同及接口存在的间隙导致连接端口的反射, 是入射光功率与沿输入路径返回被测入口端的光功率比的分贝数，测量公式如式2所示： 式中P1为入射光功率，P3为后向反射光功率。 21 5.2 光纤耦合器 光纤耦合器的功能是实现光信号的分路/合路，就是把一个输入的光信号分配给多个输出或者把多个输入的光信号组合成一个输出。一般是对同一波长的光功率进行分路或合路。 光纤耦合器的使用