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光纤通信第三章 光无源器件 光有源器件: 第四章 常用光无源器件 4.1 光纤连接器 4.2 光纤耦合器 4.3 波分复用/解复用器 4.4 光开关 4.1. 光纤连接器的结构和种类 4.1 光纤连接器的结构和种类 4.1光纤连接器—Connector 技术指标: 插入损耗:光信号通过连接器之后,其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。 回波损耗:反射损耗,光纤连接处,后向反射光相对输入光的比率的分贝数。 重复性和互换性 4.2光方向耦合器 光耦合器(Coupler)是对光信号实现分路、合路、插入、分配的一种无源器件一类能使传输中的光信号在特殊结构的耦合区发生耦合,并进行再分配的器件。从端口形式上划分,它包括X型(2×2)耦合器、Y形(1×2)耦合器、星形(N×N,N2)耦合器以及树形耦合器等。 8×8星形耦合器的结构示意图 例题: 用2×2的光纤耦合器构成一个8×8的光纤耦合器 主要技术指标 ?插入损耗IL——是指定输出端的光功率Pouti和全部输入光功率Pin和的比值。 附加损耗EL——是全部输入端光功率总和和全部输出端光功率总和的比值。 分光比或耦合比CR——是一个指定输出端的光功率和全部输出端的光功率总和的比值。 隔离度I ——某一光路对其它光路中的信号的隔离能力。 4.3光衰减器 光衰减器是一种插入光传输链路中控制光能的衰耗的无源器件。 用途: 光通信线路、系统评估、研究 光通信线路、系统调整、校正 在波分复用光纤网络中用来调整各信道信号的强弱 测试仪器的光功率衰减 光放大器的功率平坦 模拟光纤长距离传输 检测传输系统的动态范围。 4.3光衰减器 根据衰减量是否变化,可以分为固定式、分级可变式和连续可调式 固定衰减器 固定衰减器对光功率衰减量固定不变,主要用于调整光纤传输线路的光损耗。 固定衰减器 可变衰减器 可变衰减器的衰减量可在一定范围内变化,用于测量 光接收机灵敏度和动态范围。 1.定义:光隔离器是一种非互易性器件,只允许光波往一个方向传输,阻止光波往其他方向尤其是反方向传输。一般用在激光器或光放大器后,插入损耗值为1dB,隔离度的典型值为40--50dB。 2.构成:由起偏器、检偏器以及放置在它们之间的法拉第旋转器组成。 法拉第旋转器由具有法拉第特性而透光率高的材料和产生相应磁场的永磁铁组成。 假设入射光是垂直偏振光,起偏振器的透振方向是在垂直方向,故入射光顺利通过它射向法拉第旋转器,法拉第旋转器在磁场的作用下,使光的偏振态旋转一定角度(如45°), 其旋转方向与光传播方向无关。 法拉第旋转器后的检偏振器透振方向若在45°方向上,则经过法拉第旋转器旋转45°后的光能通过检偏振器,即光沿正方向通过这些器件是没有损耗的。 沿反方向传送的反射光,其偏振态也在45°,当反射光经过法拉第旋转器后,偏振态再旋转45°,变为水平偏振光,则无法通过起偏振器。 4.5 光环行器 光环行器——是多端口的隔离器。主要用于光分插复用器。 典型的环行器一般有三或四个端口,在三端口环行器中,端口1输入的光信号在端口2输出,端口2输入的光信号在端口3输出,端口3输入光信号在端口1输出。 常用光环行器示意图 4.6光纤光栅 光纤光栅是利用光纤材料的光敏性,通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯,在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化,从而形成永久性空间的相位光栅,其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。 当一束宽光谱光经过光纤光栅时,满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射,其余的波长透过光纤光栅继续传输。 1.按光栅周期大小分类 周期小于1μm的光纤光栅称为短周期光纤光栅,又称布拉格光纤光栅(FBG)。 周期为几十至几百微米的光纤光栅称为长周期光纤光栅(LPFG),又称透射光纤光栅。 周期长达数毫米的光纤光栅虽然属于长周期光纤光栅(LPFG),为了研究方便,把它称为超长周期光纤光栅。 注:按周期分类只考虑周期大小,并没有考虑构成光栅的每个周期大小是否均匀,各个周期折射率变化是否相等问题,需进一步分类。 2.按光纤光栅折射率调制分类 光纤光栅折射率调制是指把光栅沿着光纤轴线的折射率变化当作某一类函数时,可将该函数分成两个相互调制的函数形式: 一是啁啾函数,反应光栅周期大小沿着光纤轴线的变化规律;二是折射率缓变包络函数,反应光栅每个周期折射率变化程度沿光纤轴线的分布。 ①按啁啾函数分类 (a)均匀布拉格光纤光栅或长周期光纤光栅,每个光栅周期大小相等,主要由紫外曝光方法写入。 (b)线性啁啾布拉格光纤光栅,每个光栅周期的周期大小呈线性变化,主要作用是密集波分复用系统的色散补偿器。 (c)相移布拉格或长周期光纤光栅,光栅周期中存在周期跳变的情况,本质是
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