光纤技术第五章_光无源器件.ppT

第5章光无源器件光通信器件可根据其是否需要电支持分为无源和有源两大类。近几年来世界各国都在研究和开发所谓的全光网络,即希望在整个传输系统中全部采用光信号,取消光电转换步骤,尽量使用光学手段实现对信号的处理,这对光通信器件尤其是无源器件提出了相当高的要求。常用光无源器件包括:光纤连接器、光纤耦合器、光隔离器、光环行器、光纤光栅、光滤波器、光开关和波分复用(WDM)器件。5.1光纤连接器光纤活动连接器是实现光纤之间活动连接的光无源器件,它还有将光纤与有源器件、光纤与其他无源器件、光纤与系统和仪表进行连接的功能。活动连接器伴随着光通信的发展而发展,现在已形成门类齐全、品种繁多的系统产品,是光纤应用领域中不可缺少的、应用最广泛的基础元件之一。尽管光纤(缆)活动连接器在结构上千差万别,品种上多种多样,但按其功能可以分成如下几部分:连接器插头、光纤跳线、转换器、变换器等。这些部件可以单独作为器件使用,也可以合在一起成为组件使用。活动连接器是指两个连接器插头加一个转换器。1)连接器插头使光纤在转换器或变换器中完成插拔功能的部件称为插头,连接器插头由插针体和若干外部机械结构零件组成。两个插头在插入转换器或变换器后可以实现光纤(缆)之间的对接。插头的机械结构用于对光纤进行有效的保护。插针是一个带有微孔的精密圆柱体,其主要尺寸见表5.1。插针的材料有不锈钢、全陶瓷、玻璃和塑料几种。陶瓷材料具有极好的温度稳定性、耐磨性和抗腐蚀能力,但价格也较贵。插针体的制作是将选配好的光纤插入微孔中,用胶固定后,再加工其端面,插头端面的曲率半径对反射损耗影响很大,通常曲率半径越小,反射损耗越大。插头按其端面的形状可分为三类:PC型、SPC型、APC型。PC型插头端面曲率半径最大,近乎平面接触,反射损耗最低;SPC型插头端面的曲率半径为20mm,反射损耗可达45dB,插入损耗可以做到小于0.2dB。反射损耗最高的是APC型,它除了采用球面接触外,还把端面加工成斜面,以使反射光反射出光纤,避免光反射回来。斜面的倾角越大,反射损耗越大,但插入损耗也随之增大,一般取倾角为8°～9°,此时插入损耗约0.2dB,反射损耗可达60dB。要想保证插针体的质量,光纤的几何尺寸必须达到下列要求:光纤外径比微孔直径小0.0005mm,光纤纤芯的不同轴度小于0.0005mm。插针和光纤以及两者的选配对连接器插头的质量影响极大,也是连接器插头质量好坏的关键。一个插头损耗的正常值一般小于0.3dB。2)跳线将一根光纤的两头都装上插头,称为跳线(图5.1)。连接器插头是跳线的特殊情况,即只在光纤的一头装有插头。跳线中光纤两头的插头可以是同一型号,也可以是不同的型号。跳线可以是单芯的,也可以是多芯的。3)连接器与转换器把光纤接头连接在一起,从而使光纤接通需要使用到连接器(图5.2)与转换器,转换器俗称法兰盘。用得最多的是FC型连接器,SC型连接器因使用方便、价格低廉、可以密集安装等优点,应用前景也不错。除此以外ST型连接器也有一定数量的应用。FC型连接器是一种用螺纹连接,外部元件采用金属材料制作的圆形连接器。它是我国采用的主要品种,其有较大的抗拉强度,能适应各种工程的要求。SC型连接器外壳采用工程塑料制作,采用矩形结构,便于密集安装。不用螺纹连接,可以直接插拔,操作空间小。适用于高密集安装,使用方便。T型连接器采用带键的卡口式锁紧结构,确保连接时准确对中。这三种连接器虽然外观不一样,但核心元件套筒是一样的。套筒是一个加工精密的套管(有开口和不开口两种),两个插针在套筒中对接并保证两根光纤的对准。其原理是:以插针的外圆柱面为基准面,插针与套筒之间紧密配合。当光纤纤芯外圆柱面的同轴度、插针的外圆柱面和端面,以及套筒的内孔加工得非常精密时,两根插针在套筒中对接,就实现了两根光纤的对准。对同型号的插头进行连接,需要上述三种同型号的转换器。对不同型号插头的连接,就需要下面三种不同型号间的转换器。即FC/SC型转换器——用于FC与SC型插头互连;FC/ST型转换器——用于FC与ST型插头互连;SC/ST型转换器——用于SC与ST型插头互连。4)变换器将某一种型号的插头变换成另一型号插头的器件叫作变换器,该器件由两部分组成,其中一半为某一型号的转换器,另一半为其他型号的插头。使用时将某一型号的