《光纤通信技术与设备》课件_第3章.ppt

光耦合器又称光定向耦合器,是对光信号实现分路、合路、插入和分配的无源光器件。它们是依靠光波导间电磁场的相互耦合来工作的。广义而言,光分波器和光合波器具有波长选择功能,也属于光耦合器。1)光耦合器分类光耦合器分类如表3-4所示。表3–4光耦合器的分类2)常见的几种光耦合器常见的几种光耦合器如图3-41所示。图3–41光耦合器3)耦合器的特性表示光纤耦合器性能指标的参数有隔离度、插入损耗和分光比等。下面以2×2(四端口)定向耦合器为例来说明。(1)隔离度A。如图3-41(c)所示,由端1输入的光功率P1应从端2和端3输出,端4理论上应无光功率输出。但实际上端4还是有少量光功率P4输出,其大小就表示了1、4两个端口的隔离程度。隔离度A表示为一般要求A＞20dB。(2)插入损耗LCO。插入损耗表示定向耦合器损耗的大小。插入损耗等于输出光功率之和与输入光功率之比的分贝值,即一般要求LCO≤0.5dB。(3)分光比TCO。分光比等于两个输出端口的光功率之比。如从端1输入光功率,则端2和端3分光比TCO为一般情况下,定向耦合器的分光比为1∶1～1∶10。3.4.5光隔离器光隔离器是保证光信号只能正向传输的无源光器件,用以避免光通路中,由于种种原因而产生的反射光再次进入光源,而使光源工作不稳定,影响其性能。光纤通信系统中的很多光器件如激光器和光放大器等,对来自连接器、熔接点、滤波器的反射光非常敏感,反射光将导致它们的性能恶化,例如半导体激光器的线宽受反射光的影响会展宽或压缩。因此要在靠近这种光器件的输出端放置隔离器。1)光隔离器的组成光隔离器主要由起偏器、法拉第旋转器(旋光器)和检偏器三部分组成,如图3-42所示。起偏器的特点是当入射光进入起偏器时,输出光束变成某一形式的偏振光。起偏器有一个透光轴,当光的偏正方向与透光轴完全一致时,则光全部通过。法拉第旋转器(旋光器)由旋光材料和套在外面的线圈组成。其作用是借助磁光效应,使通过它的光的偏振状态发生一定程度的旋转。2)磁光效应(法拉第磁致旋光效应)磁光效应是指在外加磁场作用下,某些原本各向同性的介质变成旋光性物质(旋光材料),偏振光通过该物质时,其偏振面会发生旋转。光振动面旋转的角度θ与光在该物质中通过的距离L和磁感应强度B成正比,即θ=V·L·B(3-28)式中,V为旋光材料的特性常数,称为韦尔代常数(单位：角分/特斯拉·米)。磁光效应的特性为磁致旋光不可逆性。当光传播方向平行于磁场时,若法拉第效应表现为左旋,则当光线逆反时,法拉第效应表现为右旋。3)光隔离器的基本原理如图3-42所示,在光隔离器中,起偏器和检偏器的透光轴成45°。当垂直偏振光入射时,由于该光与起偏器透光轴方向一致,因此全部通过,经旋光器后其光轴被旋转45°,恰好与检偏器的透光轴一致而获得低损耗传输。如果有反射光出现,能反向进入光隔离器的只有与检偏器透光轴一致的那部分光。这部分光经旋光器后,其光轴被旋转45°(旋光器使通过它的光发生45°的旋转),恰好与起偏器的透光轴垂直,而不能反射回光源处,所以光隔离器能够阻止反射光通过。可见光隔离器是一种非互易的光器件,它允许正方向传播的光通过,却不允许反方向传播的光通过。图3–42光隔离器4)光隔离器的性能指标光隔离器的主要性能指标：正向插入损耗、反向隔离度、偏振相关损耗及回波损耗。(1)插入损耗IL。插入损耗定义为输出光功率Po与输入光功率Pi之比的分贝值,即插入损耗的值一般小于1.0dB。(2)反向隔离度ILR。它用来表征光隔离器对反向传输光的衰减能力。式中,PRi表示反射到起偏器的反射光功率,PRo表示透过起偏器的反射光功率。反向隔离度的值一般不小于35dB。(3)回波损耗RL。在隔离器输入端测得的返回光功率与输入光功率的比值,即回波损耗的值一般不小于50dB。对于光隔离器来说,插入损耗的值越小越好,反向隔离度的值应越大越好,偏振相关损耗及回波反射也应小。3.4.6光开关