第3章通信用光器件3.ppt

3.3 光 无 源 器 件 * 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。 3.3.1 连接器和接头 连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件， 主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或光纤线路与其他光无源器件之间的连接。 表 3.5 光纤连接器一般性能 40~50 PC型 陶瓷 -40~+80 陶瓷 -20~+70 不锈钢 工作温度/oC 不锈钢 寿命（插拔次数） 35~40 FC型 反射损耗/dB 互换性/dB 重复性/dB 0.2~0.3 插入损耗/dB 性能 型号或材料 项目 图 3.27 精密套管结构连接器简图 连接器的分类： 单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器。 3.3.2 光耦合器 耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。 1. 耦合器类型 T形耦合器 星形耦合器 定向耦合器 波分复用器/解复用器 图 3.28 常用耦合器的类型 T 形 (a) … … 星 形 (b) 定向 (c) 2 3 1 4 … l 1 l 2 l N l 1 ＋ l 2 ＋ l N (d) 波分 2. 基本结构的分类 光纤型 微器件型 波导型 光纤型 把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各种器件。 图3.29(a)所示定向耦合器可以制成波分复用/解复用器。 如图3.30，光纤a(直通臂)传输的输出光功率为Pa，光纤b(耦合臂)的输出光功率为Pb，根据耦合理论得到 Pa=cos2(CλL) (3.28a) Pb=sin2(CλL) (3.28b) 式中，L为耦合器有效作用长度，Cλ为取决于光纤参数和光波长的耦合系数。 设特定波长为λ1和λ2，选择光纤参数，调整有效作用长度，使得 当光纤a的输出Pa(λ1)最大时，光纤b的输出Pb(λ1)=0； 当Pa(λ2)=0时，Pb(λ2)最大。 对于λ1和λ2分别为1.3μm和1.55 μm的光纤型解复用器，可以做到附加损耗为0.5 dB，波长隔离度大于20 dB。 图 3.29光纤型耦合器 (a)定向耦合器； (b) 8×8星形耦合器； (c) 由12个2×2耦合器组成的8×8星形耦合器 ?1，?2 ?2 ?1 直通臂 耦合臂 ?1 ?2 P 0 P1 P2 熔锥光纤型波分复用器结构和特性 ?1 ?2 ?1 ?2 ?1 ?2 ?1 ?2 ?1 ?2 ?1 ?2 ?1 ?2 ?1 ?2 公共臂 图 3.31微器件型耦合器 (a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 滤光式解复用器； (d) 光栅式解复用器 微器件型 用自聚焦透镜和分光片(光部分透射， 部分反射)、滤光片(一个波长的光透射，另一个波长的光反射)或光栅(不同波长的光有不同反射方向)等微光学器件构成，如图3.31所示。 衍射光栅型波分复用器结构示意图 光 纤 透 镜 光 栅 ?1 ?2 ?3 ?1 ?2 ?3 ?1+ ?2+ ?3 ?1+ ?2+ ?3 ?1+ ?2+ ?3 ?1 ?2 ?3 采用棒透镜的光栅型WDM 光 纤 棒 透 镜 光 栅 ?1+ ?2+ ?3 ?1 ?2 ?3 ?1+ ?2+ ?3 ?1 ?2 ?3 图3.32 波导型耦合器 (a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 波分解复用器； 波导型 在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或半圆形。 3. 主要特性