重点难点指导162KB.pdfVIP

第六章： 重要概念 –自聚焦透镜的成像特性、光纤耦合器 /WDM 器件的工作原理及设计、 光隔离器 /环行器的工作原 理及设计、光纤光栅的工作原理及设计、光纤激光器与放大器的工作原理及设计。 重要公式 –准直透镜输出光束半径和发散角、耦合器分支功率计算、不同耦合比对应的最小耦合长 度、光纤光栅中心波长。 光纤连接与耦合 1. 自聚焦透镜的成像特性：自聚焦透镜的成象也有正、倒、实、虚之分，其判决条件为： 为实象， 为虚象； 为正立象， 为倒立象； 为放大象， 为缩小象。 m 与 的表达式变换为如下形式： 2. 光纤耦合器工作原理及设计： 两平行光纤之间的耦合： 当两光纤的纤芯平行靠近时， 一个光纤中的导波场将引起另 一个光纤介质极化，导致在光纤激励起传导模，场将相互渗透，相互交叠。 K z 两弯曲光纤之间的耦合：两根弯曲光纤相互靠近时，耦合系数 为 的函数。当 光纤弯曲半径 R 较大（＞25cm ）时，可将弯曲的光纤看成是直光纤的一种微扰， 原理同上。 两熔锥光纤之间的耦合： 输入的光信号导模功率在拉锥区域随着芯径变细而逐渐转 化为辐射模或包层模， 所泄漏的功率被输出一侧的两根光纤俘状， 然后随着芯径变粗而 又转化为导模功率，在拉锥区由于芯径的变化导致了导模场形的变化。 设计：①浸蚀法：腐蚀液、匹配液、胶合；②磨削法：磨、匹配液、对拼、精确对 位、胶合；③熔锥法：按所要求的端数、一定的耦合矩阵将光纤胶合在一起， 加热拉伸成 双锥形，控制过程中监控光功率。 3、WDM 的工作原理及设计：属于非对称形式耦合器，选择光纤参数不同，耦合分光比不 仅与耦合长度有关，而且与信号波长有关。 4、光隔离器的工作原理及设计：光波通过置于磁场中的法拉第旋光片时，光波的偏振方向 总是沿与磁场（ H）方向构成右手螺旋方向旋转，而与光波的传播方向无关。正、反方 向两次通过法拉第旋光片时，偏振方向旋转角度将迭加而不抵消。 。 。 设计：偏振有关的光隔离器：由一对偏振方向成 45 的偏振片和 45 偏振旋光片构成。 偏振无关的光隔离器：由一对偏振分光镜、法拉第旋光片、 45。 互易旋光片组成。 5、光环行器的工作原理及设计：由端口 1 输入的光，被第一双折射镜（ A ）分成偏振方向 互相正交的两束光，这两束光的偏振方向均发生 90 °的旋转，在第二双折射镜 (B)处两光 束再次折射并合成。由 2 端口向 1端口传输的光，首先由第二双折射镜进行分光，两束 互相正交的偏振光经 45 °法拉第旋光片与互易旋光片后，两束光的偏振态维持不变，由 第二双折射镜输出后，两光束通过反射棱镜和偏振分光镜作合并，最终由 3 端口输出。 6、光纤光栅的工作原理及设计：光纤的纤芯沿着纵向的折射率形成一定的周期性变化，由 于折射率的调制， 使光纤中传输的导模的有效折射率 发生了改变， 从而使传输的模式发 生变化。 通过光纤光栅对光纤中传输的模式的衍射， 产生新的衍射模式与光纤中传输的模式相互 作用，从而达到各种滤波的效果。从广义上讲，光纤光栅可分为 Bragg 光纤光栅（也称之为短周期 光纤光栅或反射光栅）和长周期光纤光栅（也称之为透射型光纤光栅） 。设计：内部写入法、全息 干涉法、相位掩模法。 7、光纤放大器的工作原理及设计：泵浦光实现掺铒光纤的粒子数反转，外界的信号光对反 转粒子数形成受激辐射， 从而实现信号光的放大。 掺铒光纤放大器的最基本的部分包括：