大学本科课件---光纤通信原理第5章 光无源器件_2010.ppt

第5章 光纤通信无源器件 §5.1 无源器件的常用性能参数 §5.2 光纤连接技术及连接器 §5.3 光耦合器 §5.4 光纤布拉格光栅（FBG） §5.5 光开关 §5.6 光隔离器和光环行器 §5.7 波分复用/解复用器件 §5.1 无源器件的常用性能参数 §5.1 无源器件的常用性能参数 §5.2 光纤连接技术和连接器 光纤与光纤的连接有两种：一种是永久性连接，另一种是活动连接。 光纤与光纤的永久性连接通常采用高频电弧放电熔接的方法。 活动连接是通过光纤连接器来实现； 光纤连接器的作用不仅实现光纤与光纤之间的活动连接，还可以实现系统中设备之间、设备与仪表之间、设备与光纤之间的活动连接。 一、 连接器 连接器是光纤通信中应用最广泛最基本的光无源器件； 连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件； 对这种器件的基本要求是使发射光纤输出的光能量最大限度耦合到接收光纤； 连接器“跳线”用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连。 1、光纤活动连接器结构和特性 活动连接器结构和特性 连接器的基本结构包括接口零件、光纤插针和对中三部分。 光纤插针的端面有平面（FC）、球面（PC）或斜面(APC, Angled Physical Contact)。 对中可以采用套管结构、双锥结构、V形槽结构或透镜耦合结构。插针可以是微孔结构、三棒结构或多层结构。 连接器的结构是多种多样的。采用套管结构对中和微孔结构插针光纤固定效果最好，又适合大批量生产，得到了广泛的应用。 2. 对连接器的要求 连接损耗(插入损耗)小； 回波损耗大； 多次插拨重复性好； 互换性好； 环境温度变化时，性能保持稳定； 有足够的机械强度； 需要精密的机械和光学设计和加工装配，以保证两个光纤端面和角度达到高精度匹配，并保特适当的间隙。 3. 连接损耗的机理 3. 连接损耗的机理（外部损耗） 4. 连接器的种类 两插头与转接器的连接有FC型、SC型和ST型。 FC：表示用螺纹连接； SC (Square/Subscriber Connector)： 表示轴向插拔矩形外壳结构； ST (Spring Tension)：表示弹簧带键卡口结构。 通常我们把光纤插针端面结构和两插头与转接器的连接结构结合在一起表示光纤活动连接器的类型，通常有 FC/PC、FC/APC、SC/PC、SC/APC和 ST/PC 型等。 表5.1.1 各种单模光纤活动连接器的结构特点和性能指标 二、接 头 接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性(固定)连接。永久性连接一般在现场实施，这种连接是光缆线路建造中的重要技术。 对接头的要求主要是连接(接头)损耗小，有足够的机械强度，长期的可靠性和稳定性，以及价格便宜等。 接头制作方法——热熔连接 端面切割良好的两根光纤放在V形槽内，用微调器使纤芯精确对中； 采用高压电弧加热把两个光纤端面熔合在一起； 用热缩套管和钢丝加固形成接头。 接头制作方法——机械连接 用V形槽、准直棒或弹性夹头等机械夹具，使两根端面良好的光纤保持外表面准直； 用热固化或紫外固化，并用光学兼容环氧树脂粘结加固。 接头制作方法——毛细管粘结连接 把光纤插入精制的玻璃毛细管中，用紫外固化粘结剂固定，对端面进行抛光； 在支架上用压缩弹簧把毛细管挤压在一起。 调节光纤位置，使输出功率达到最大，从而实现对中，用光学兼容环氧树脂粘结形成接头。 把端面切割良好的两根光纤放在V形槽内，采用微调架对中，用高压电弧加热熔合在一起 §5.3 光耦合器 在光纤通信系统或光纤测试中，经常需要从光纤的主传输信道中取出一部分光用于监测、控制等，这就用到光纤功率分路器；也需要把两个不同方向来的光信号合起来送入一根光纤中传输，这就要用光纤功率组合器来完成；统称为光纤耦合器。 种类有：Y型分路器、X型2×2定向耦合器、1×N及N×N星型耦合器等。 ? 耦 合 器 耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。 耦合器对线路的影响是附加插入损耗，可能还有一定的反射和串音。 选择耦合器的主要依据是实际应用场合。 耦合器基本结构 T形耦合器是一种 3 端耦合器或 2×2 耦合器，它的功能是把一根光纤输入的光功率分配给 2 根光纤。这种耦合器可以用作不同分路比的功率分路器或功率组合器，或局域网终端的光输入或光输出耦合器。 星形耦合器是一种 N?N 耦合器，它的功能是把 N 根光纤输入的光功率组合在一起，并均匀分配给 N 根输出光纤。星形耦合器可以用作多端功率分路器或功率组合器。 用熔拉双锥方法制造的星形耦合器 N?N 星形耦合器可以由几个 2?2 耦合器组合而成。这种组合星形耦合器的缺点是元件多、