2011-无源器件1ppt课件.pptVIP

* 第五章 光无源器件 ? 光无源器件(光通路元器件-光能量消耗型器件)是光纤通信技术中的重要组成部分。随着光纤通信的发展,从用于点-点系统的光纤连接器， 光网络需要的定向耦合器和星型耦合器， WDM和DWDM系统的光波分复用/解波分复用器， 光纤与集成光路的耦合和相干光通信系统需要的偏振态控制器， 铒光纤放大器后滤除自发辐射噪声必须有滤波器， 各种通信系统和测量系统离不开光隔离器……，光无源器件的内容日益丰富，已广泛应用于光纤通信系统,计算机光纤网,微波光纤网,光纤传感网等等光纤应用的各个领域。 其主要作用：连接光波导或光路；控制光的传播方向； 控制光功率的分配；控制光波导之间的光耦合；控制器件之间的光耦合；控制光波导与器件间光耦合……。 光无源器件按结构形式可分为块状、光纤和波导型三种。块状型由分立元件组成，因而也称分立元件型。 例如，玻璃片上镀吸收介质-衰减器，玻璃片两边镀高反膜-滤波器，闪耀光栅构成波分复用/解复用器等。这种元件的缺点是不能直接与光纤耦合，需要通过耦合元件，所以损耗较大。 2cm 光纤型 损耗小，能做成在线式。具有光纤的一切优点。 波导型 由平面或带状介质光波导构成。沉积工艺之前先用光刻的方法将波导形状做在衬底上。 a b c d 永久性连接：熔接 粘接 固定连接器 活动性连接：活动连接器 光纤间的连接 光纤与光源的连接 光纤与光检测器间连接 光器件之间的连接 光器件与设备的连接…… 5.1 光纤连接器 无论是固定连接还是活动连接，都是一种特定的不连续点，自然要产生损耗。？以低损耗的方法把光纤相互连接起来，而且希望尽量减少连接的地方出现光的反射。 连接损耗决定因素： 光纤的特性参数 光纤端面质量 相对几何位置对准 — 横向对准、轴向对准、角度对准 2.纵向偏离对耦合效率η的影响 x l （d/2a）0.2, 一. 横向偏离对耦合效率η的影响 dS 。n周围介质的折射率 3.倾斜角度对耦合效率η的影响 n周围介质折射率 4.间隙与光纤的界面存在的菲涅尔反射损耗： 反射率 R=(n1+n/n1-n)2 5.光纤参数不匹配对耦合效率η的影响 归一化频率不同 纤芯相等 NA相等 θ 二. 光纤连接器的重要技术指标 插入损耗，回波损耗，重复性，互换性等 对于单模光纤,在传导模场为高斯分布的近似下，连接损耗主要是横向偏离，损耗与偏离量的关系为： 估算模场半径4.9μm,横向偏离距离1μm的连接损耗。 横向偏离距离 光纤的模场半径 大于纤芯半径 1.插入损耗 表示光纤中的光信号通过连接器后，其输出光功率相对输入光功率的分贝比。 Pin 连接器 Pout 2.回波损耗 — 后向反射损耗 光纤连接处后向反射光功率与输入光功率的分贝比。 Pin PR 连接器 20dB 40dB ? 优 改进方案： 越大说明反射光对前级系统的影响越小。 端面 端面 端面 端面 端面 端面 平面接触 球面接触 斜面接触 3.重复性－同一器件每次使用的插入损耗的变化。 dB表示。 4.互换性－同型号的连接器中，各个连接器插入损耗 的差异，也用dB表示。 5.1.1 光纤的永久性连接 光纤的永久性连接 熔接法和粘接法 固定连接器 1.光纤熔接技术 70年代初 镍铬丝通电作为热源 对熔点低于1000℃的多组分多模玻璃光纤进行熔接， 连接的损耗约0.5dB。 70年代中期 采用电弧放电加热法(也有其他加热方式） 利用电弧使两根待接光纤熔化而连接在一起。光纤位置 控制借助于微动机构和显微镜来实现。 多模光纤的平均损耗达到0.26dB。 80年代开始 “预加热熔接法” 通过电弧对光纤端面进行预热整形，然后在放电的情况 下,让两根待连接光纤的其中之一沿轴线向另一根移动, 最后把它们熔合在一起。 单模光纤熔接平均损耗达到0.1dB 此后，以此技术为基础发展成为商品光纤熔