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光有源器件

100131320朱丹

摘要：光有源器件是光纤通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换

成电信号的关键器件，是光传输系统的心脏。将电信号转换成光信号的器件称为

光源，主要有半导体发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。将光信号转换成

电信号的器件称为光检测器，主要有光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管

（APD）。光纤放大器成为光有源器件的新秀，当前大量应用的是掺铒光纤放大

器（EDFA），很有应用前景的是拉曼光放大器。

关键词：信息科学光波光纤通信技术

综述

光有源器件属于光纤通信技术的组成部分。

光导纤维通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方

式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介

的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤

聚集在一起的组成的光缆。

光有源器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信

号的关键器件，是光传输系统的心脏。将电信号转换成光信号的器件称为光源，

主要有半导体发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。将光信号转换成电信号的

器件称为光检测器，主要有光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。近年

来，光纤放大器成为光有源器件的新秀，当前大量应用的是掺铒光纤放大器

（EDFA），正在研究并很有应用前景的是拉曼光放大器。

原理

光纤由纤芯，包层和涂层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一

根头发丝还细；中间层称为包层，通过纤芯和包层的折射率不同，从而实

现光信号在纤芯内的全反射也就是光信号的传输；涂层的作用就是增加光

纤的韧性保护光纤。

光源可分为：

1.天然光源（如太阳、火焰、闪电、萤火虫等）

2.人造光源（如点燃的蜡烛、发光的电灯、激光束等）

注意：有些物体，比如月亮，本身并不发光，而是反射太阳光才被人看见的，

所以月亮不是光源。而人造光源一定要是正在发光的物体。

物理学上指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外线、红外线和

X光线等不可见光）的物体。通常指能发出可见光的发光体。凡物体自身能发光

者，称做光源，又称发光体，如太阳、恒星、灯以及燃烧着的物质等都是。但像

月亮表面、桌面等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们，这样的反射物体不

能称为光源。在我们的日常生活中离不开可见光的光源，可见光以及不可见光的

光源还被广泛地应用到工农业，医学和国防现代化等方面。

光源可以分为三种。

第一种是热效应产生的光，太阳光就是很好的例子，此外蜡烛等物品也都一

样，此类光随着温度的变化会改变颜色。

第二种是原子发光，荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产

生光，此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的基本色彩，所以彩色拍

摄时我们需要进行相应的补正。

第三种是synchrotron发光，同时携带有强大的能量，原子炉发的光就是这

种，但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种光的机会，所以记住前两种就足

够了。

光源选择

测试光源是测试系统的激励源，由于用于测试而非用于传输，一般来说不需

要功率太高，激光光源0dBm，宽谱源-10dBm/nm足以满足测试要求。同样因为是

用于测试，光源的功率稳定度相当重要，除此之外还有一个相干长度的问题。其

实任何激光光源都有相干长度的问题，一般FP或DFB激光光源的相干长度为1，

000米或更长，人为使激光器的线宽变宽后也有10米左右，这就是说，只要测

试系统的光路短于这个长度，就会有干涉，测试就会测不准或者可靠性降低。有

一种基于掺铒光纤环的可调谐激光器很好地解决了这一问题，该激光器相干长度

只有15厘米，而器件测试长度一般1～3米，所以一定不会有相干的影响，从而

使测试值的稳定度、重复性和可靠性都非常高，是一种非常适合于器件测试的光

源。

除了相干长度，激光光源信噪比是另一个关键参数，激光光源的信号与源自

发辐射噪声的比值(S/SSE)是限制测试动态范围的关键因素。如果S/SSE只有

60dB，那么当测试65dB的滤光片时由于滤光片不能滤去自发辐射噪声，所以测

试只能显示60dB，导致测试失败。一般而言，可调谐激光光源的S/SSE