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第三章 光纤线路技术及器件 在上一章我们介绍了光纤的传输特性，为了实现光信号从发射机至接受机的传送，在整个光纤的传输线路上既需要解决由光纤损耗、色散及非线性引起的信号衰减和畸变等问题，还需要解决信号的调制、信号的选路、线路的连接、光功率的分配、光功率的控制、杂散光的隔离等一系列工程实际问题。这些都是光纤线路技术所要研究的内容，也是本章要介绍的内容。 光无源器件：本身不发光电和电光转换的传输器件，称之为光无源器件（不需要外加能源驱动工作的光器件）。光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等。 有源器件：本身会发光电或电光转换的器件，称之为有源器件（需要外加能源驱动的光器件）。有源器件包括光源、光检测器和光放大器。 发展趋势：集成化、全光纤化 3.1 光纤的连接 光纤的连接：是将两根光纤端面结合在一起，实现光信号的持续传输； 根据连接方式的不同：分为活动连接和固定连接。利用活动器是实现活动连接器的主要方法，熔接法是固定连接的主要方法。 3.1.1 光纤活动连接器（Connector） 一、概念及分类 1.光纤活动连接器 （1）概念：光纤活动连接器是连接两根光纤或光缆使其成为光通路可以重复装拆的活接头。 （2）用途：常用于光源到光纤、光纤到光纤以及光纤与探测器之间的连接；在光纤通信系统、光信息处理系统、光学仪器仪表中，光纤活动连接器的使用非常广泛。 （3）要求：损耗低、体积小、重量轻、可靠性高、便于操作、重复性和互换性好以及价格低廉等；还要求能承受机械振动和冲击，适应一定的温度和湿度环境条件；需要有装拆时防止杂志污染的保护措施。 2.分类 （1）单芯型和多芯型 a．单芯型：用于单根光纤之间的连接 b．多芯型：用于多根光纤之间的连接 （2）单模型和多模型 a．单模型：用于单模光纤之间的连接，其结构分为： 调芯型：指光纤活动连接器内部装有调心机构，它可调整光纤纤芯的位置，使之达到最佳耦合； 非调芯型：内部没有调心结构，它靠光纤活动连接器结构组件之间的精密配合来达到最佳耦合；常用的非调心型结构有：套管结构、双锥结构、V形槽结构、微透镜结构以及自透镜结构等。 b．多模型。 （3）对接耦合式和透镜耦合式 二、结构及性能 1.结构（常用套管结构） （1）接口零件 （2）对中：要和插针精密配合，确保光纤的对准； 对中可以采用套管结构、双锥结构、V形槽结构或透镜结构。 （3）光纤插针：是将光纤固定在其中保护起来，并使套筒中的光纤对准； 其结构有微孔结构、三棒或多层结构等；光纤插针的端面有平面式（FC型：flat contact）、球面式（PC型：sphere contact）、8°斜面式（APC型：angled physical contact）和超级球面式（UPC型：super sphere contact）。不管何种插针结构，都应使光纤外径与插针管内径匹配不留间隙，光纤端面之间距离要很小，为减小端面上的菲涅尔反射。 实际应用情况： 连接器的结构很多，目前许多光纤通信系统使用的FC型连接器。并采用套管结构对中和微孔结果插针光纤固定效果最好，适合大批量生产，得到了广泛的应用。 端面设计的目的是缩短光纤端面间隙，减小菲尼尔反射，降低插入损耗，并使部分反射光旁路，以增大回波损耗。实际上当光纤端面的间隙小于4/λ（约为0.3μm，λ=1300nm）时，由于干涉效应，菲尼尔反射基本消除，插入损耗可减小0.3dB，回波损耗相应增大。两光纤采用平面接触的连接器，由于两光纤端面间存在微小的空气间隙，存在菲涅尔反射，反射光回到激光器就会引起额外的噪声和波形失真，目前已很少用；PC型连接器采用球形端面，效果较好，加工技术也较成熟；APC型连接器虽增大回波损耗，但加工比较困难；在端面镀增透膜也是减小插入损耗，增大回波损耗的办法。 两插头与转换器（珐琅盘）的连接有FC(flat contactor)型（螺纹连接）、SC(square contactor)型（轴向插拔矩形）、ST(spring tension)型（弹簧带键卡口）。 插针和套筒可用不透钢、硬质合金制作，也可用陶瓷材料制作。陶瓷材料比合金较为优越，因为陶瓷材料具有极好的温度稳定性，线膨胀系数很小，且与石英光纤的线膨胀系数接近（都为8×10-7/°C），容易吻合。 图3-1 光纤活动连接器基本结构 （两个配合插头和一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管起对准套管的作用） 2.性能0.5dB。（简单的介绍损耗产生的原因） （3.1） （2） 回波损耗（或称反射损耗、回损、回程损耗），是衡量从连接器反射回来并沿输入通道返回的输入功率分量的一个度量值，该值越大越好。其典型值应不小于25dB。 （3.2） （3）互换性，每次互换后，其连接损耗变化量越小越好。 （4）重复性，即每次插拔时