光纤通信无源器件技术.pdf

第8章 光通信无源器件技术 光无源器件是信息光电子技术，特别是光纤通信设备的重要组成部分，也是光纤传 感和其他光纤应用领域不可缺少的光器件，其工作原理遵守光线理论和电磁波理论，各 项技术指标、计算公式、测试方法等与纤维光学、集成光学息息相关。在光纤通信向宽 带、大容量、高速率发展的今天，光无源器件技术的重要性将更加突出，一种新型器件 有关技术的解决往往会有力地促进光纤通信的进步，有时甚至使其跃上一个新台阶。 8.1 光纤连接器 在安装任何光纤系统时，都必须考虑以低损耗的方法把光纤或光缆相互连接起来， 以实现光路的接续，保证光纤网络90% 以上的光通过。接续分为永久性和活动性两种方 式，基本上是采用某种机械或光学结构使两根光纤的纤芯对准。永久性接续大多采用熔 接法、粘接法或固定连接器来实现，活动性接续一般采用活动连接器。 8.1.1 连接器主要指标 连接器指标有插入损耗(简称插损) 、回波损耗(简称回损) 、谱损耗、背景光耦合、串 扰、带宽等等很多，其中但最重要的为插损和回损，对于活动光纤连接器还有重复性和 互换性。 1．插损 光纤中的光信号通过连接器之后的输出光功率与输入光功率比值的分贝数： P 10 lg IL (− ) 1 dB (8-1) P 0 其中IL 为插损，P 为输入端光功率，P 为输出端光功率。插损越小越好，ITU 建议应 0 1 不大于 0.5dB 。对于多模光纤连接器来讲，注入的光功率应当经过稳模器以滤去高次模， 使光纤中的模式为稳态分布，以准确衡量连接器插损。 2 ． 回损 回损又称为后向反射损耗，用以衡量输入光功率中从连接器反射并沿输入通道反向 传输的光功率占输入光功率的份额。它会引起激光器相对强度噪声、非线性啁啾及激射 飘移等，使通信系统性能恶化。具体表示为光纤连接处后向反射光对输入光的比率的分 贝数： P 10 lgRL (− ) r dB (8-2) P 0 245 其中，RL 为回损，P0 为输入端光功率，Pr 为后向反射光功率。回损越大越好，以减少反 射光对光源和系统的影响。其典型值初期要求应不小于 25dB ，现要求不小于 38dB 。 3 ．重复性和互换性 重复性是指光纤（光缆）活动连接器多次插拔后插入损耗的变化情况，用 dB 表示。 互换性是表征连接器插头与转换器两部分的任意互换或有条件互换的性能指标，可以考 核连接器结构设计和加工工艺的合理性，也是表明连接器实用化的重要标志，用户和厂 家一般要求互换连接器的附加损耗应限制在小于 0.2dB 的范围内。 8.1.2 影响插入损耗的各种因素 1．纤芯错位损耗 由于纤芯横向错位(如图 8-1a)引起的损耗。它是连接损耗的重要原因。 芯径 2a 的渐变型折射率多模光纤在模式稳态分布时，其错位d 引起的损耗表示为： ⎡ 1 d d 2 π −1 d ⎤