光器件基础知识培训
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光器件基础知识培训-无源部分
最大损耗 平均损耗 损耗增长 试验 试验中，不带载 试验中，带载 R O R O R O 0.5 0.3 0.3 0.2 0.3 0.2 --- --- --- --- 0.5 0.3
R:要求值；O：目标值
四.光纤连接器的性能
温度与冷凝循环：
温度：-10℃～+65℃（温度偏差：±2 ℃） 湿度：90%～100%RH（湿度偏差：±2 %RH） 时间：14个周期（一周期12小时），168小时（7天） 损耗和反射比测试：每个温度段状态稳定时，循环结束时（23 ℃ 时），所做测试在每个温度段至少要持续30分钟） 要求：测试过程中的损耗和反射比，与试验前测试数值的差满足下表 要求
光纤相对于插针端面为突出apc角度apcangle定义为在光纤连接器的插芯的中心轴上并且与先端球面相切的平面和与插芯的中心轴垂直的平面之间的夹角apc的角度一般为8度定位键角度keyerror连接器的定位键位置和研磨面傾斜方向之间的角度在iec国际标准中定义为通过傾斜研磨光纤连接器的插芯的中心轴和定位键的中心轴的平面a以及在插芯的中心轴上并且与先端球面相切的平面垂直的平面b之间的夹角注
四.光纤连接器的性能
2、 连接器加工装配引起的固有损耗.这是由连接器加工装配公差，即端 面间隙、轴线倾角、横向偏移和菲涅尔反射及端面加工精度等因素 产生的。
四.光纤连接器的性能
光纤连接器的物理性能：
光纤连接器的基本原理是利用某种机械结构，使两个抛光的光纤 端面精确对准并紧密接触，为了保证两根光纤的紧密接触，要求 陶瓷插芯端面研磨成球面而非平面，这样有助于其中心的光纤相 互接触，另外光纤连接器对接时，借助弹簧施加一定压力，使陶 瓷插芯的球端面发生轻微变形以保证两光纤端面的紧密接触。
四.光纤连接器的性能
R:要求值；O：目标值
四.光纤连接器的性能
温度与冷凝循环：
温度：-10℃～+65℃（温度偏差：±2 ℃） 湿度：90%～100%RH（湿度偏差：±2 %RH） 时间：14个周期（一周期12小时），168小时（7天） 损耗和反射比测试：每个温度段状态稳定时，循环结束时（23 ℃ 时），所做测试在每个温度段至少要持续30分钟） 要求：测试过程中的损耗和反射比，与试验前测试数值的差满足下表 要求
光纤相对于插针端面为突出apc角度apcangle定义为在光纤连接器的插芯的中心轴上并且与先端球面相切的平面和与插芯的中心轴垂直的平面之间的夹角apc的角度一般为8度定位键角度keyerror连接器的定位键位置和研磨面傾斜方向之间的角度在iec国际标准中定义为通过傾斜研磨光纤连接器的插芯的中心轴和定位键的中心轴的平面a以及在插芯的中心轴上并且与先端球面相切的平面垂直的平面b之间的夹角注
四.光纤连接器的性能
2、 连接器加工装配引起的固有损耗.这是由连接器加工装配公差，即端 面间隙、轴线倾角、横向偏移和菲涅尔反射及端面加工精度等因素 产生的。
四.光纤连接器的性能
光纤连接器的物理性能：
光纤连接器的基本原理是利用某种机械结构，使两个抛光的光纤 端面精确对准并紧密接触，为了保证两根光纤的紧密接触，要求 陶瓷插芯端面研磨成球面而非平面，这样有助于其中心的光纤相 互接触，另外光纤连接器对接时，借助弹簧施加一定压力，使陶 瓷插芯的球端面发生轻微变形以保证两光纤端面的紧密接触。
四.光纤连接器的性能
光器件基础知识培训共95页
53、 伟 大 的 事 业，需 要决 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
光器件基础知识培训
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
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露
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
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9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
光器件基础知识培训LD PD TOSA ROSA BOSA WDM PLC FBT 隔离器 光开关ppt课件
39
3.1连接器和接头
连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件， 主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或 光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接 器的一般性能。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定) 连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连 接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。
m
1.3 m 1.5 5m
(b) 多 模 波导
多 层 膜滤 光 片 单 模 波导
1.5 5m
(c)
图3.32 波导型藕合器
55
56
57
3.3.3光隔离器与光环行器
耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可 以互换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中 通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件，其主 要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方 向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的 后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入 损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插 入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好， 目前插入损耗的典型值约为1 dB，隔离度的典型值的大致范 围为40~50 dB。
图3.29(a)所示定向耦合器可以制成波分复用/解复用器。 如图3.30，光纤a(直通臂)传输的输出光功率为Pa，光纤b(耦 合臂)的输出光功率为Pb，
Pa=cos2(CλL) (3.28a)
Pb=sin2(CλL)
50
1、2 a b
a
光功 b 率
a
b
1 2 1 2 耦 合长 度
图 3.30 光纤型波分解复用器原理
…
4
3.1连接器和接头
连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件， 主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或 光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接 器的一般性能。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定) 连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连 接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。
m
1.3 m 1.5 5m
(b) 多 模 波导
多 层 膜滤 光 片 单 模 波导
1.5 5m
(c)
图3.32 波导型藕合器
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3.3.3光隔离器与光环行器
耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可 以互换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中 通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件，其主 要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方 向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的 后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入 损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插 入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好， 目前插入损耗的典型值约为1 dB，隔离度的典型值的大致范 围为40~50 dB。
图3.29(a)所示定向耦合器可以制成波分复用/解复用器。 如图3.30，光纤a(直通臂)传输的输出光功率为Pa，光纤b(耦 合臂)的输出光功率为Pb，
Pa=cos2(CλL) (3.28a)
Pb=sin2(CλL)
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1、2 a b
a
光功 b 率
a
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1 2 1 2 耦 合长 度
图 3.30 光纤型波分解复用器原理
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光器件基础知识培训LD PD TOSA ROSA BOSA WDM PLC FBT 隔离器 光开关
• PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT） 的最大传输和最小传输。
• 7、温度依存损耗 • TDL:Temperature Dependent Loss • TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) • TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) • TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
(3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到 低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
ROSA
3.PASSIVE DEVICES
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤 通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少 的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插 入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器， 其特性主要 取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有 许多种类型，其中精密套管结构设计合理、效果良好，适宜 大规模生产， 因而得到很广泛的应用。
表 3.5 光纤连接器一般性能
图3.27示出精密套管结构的连接器简图，包括用于对中 的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。 光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中实 现连接。 要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入 损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在1 μm以内， 轴线倾角小于0.5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实 现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温 度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。
• 7、温度依存损耗 • TDL:Temperature Dependent Loss • TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) • TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) • TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
(3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到 低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
ROSA
3.PASSIVE DEVICES
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤 通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少 的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插 入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器， 其特性主要 取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有 许多种类型，其中精密套管结构设计合理、效果良好，适宜 大规模生产， 因而得到很广泛的应用。
表 3.5 光纤连接器一般性能
图3.27示出精密套管结构的连接器简图，包括用于对中 的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。 光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中实 现连接。 要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入 损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在1 μm以内， 轴线倾角小于0.5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实 现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温 度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。
光器件基础知识培训ppt课件
(3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到 低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
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22
23
24
252627 Nhomakorabea28
ROSA
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
3.Passive devices
(a) 自 聚 焦透 镜
2 滤光片
1
1
23
光纤
1＋2＋3
(c)
图 3.31微器件型耦合器
(b) 自聚焦透镜 硅光栅
(d)
(a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 滤光式解复用器； (d) 光栅式解复
53
波导型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬 底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能 来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或半圆形。图3.32示 出波导型T型耦合器、定向耦合器和用滤光片作为波长选 择元件的波分解复用器。
…
4
3
N
定向
波分
(c)
(d )
图 3.28 常用耦合器的类型
46
这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组 n×m耦合器，见图3.28(b)，其
功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m 根光纤， m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分 配器。
定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分 别取出光纤中向不同方向传输的光信号。见图3.28(c)，光信号 从端1传输到端2， 一部分由端3输出，端4无输出；光信号从 端2传输到端1，一部分由端4输出，端3无输出。定向耦合器可 用作分路器，不能用作合路器。
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3.Passive devices
(a) 自 聚 焦透 镜
2 滤光片
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光纤
1＋2＋3
(c)
图 3.31微器件型耦合器
(b) 自聚焦透镜 硅光栅
(d)
(a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 滤光式解复用器； (d) 光栅式解复
53
波导型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬 底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能 来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或半圆形。图3.32示 出波导型T型耦合器、定向耦合器和用滤光片作为波长选 择元件的波分解复用器。
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波分
(c)
(d )
图 3.28 常用耦合器的类型
46
这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组 n×m耦合器，见图3.28(b)，其
功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m 根光纤， m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分 配器。
定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分 别取出光纤中向不同方向传输的光信号。见图3.28(c)，光信号 从端1传输到端2， 一部分由端3输出，端4无输出；光信号从 端2传输到端1，一部分由端4输出，端3无输出。定向耦合器可 用作分路器，不能用作合路器。
光器件-TO-CAN-培训
有关。
电浆在真空条件下,将产品表面暴露在放电的 气体中,使气体在产品表面反应. 当所使用为非聚合 性气体(如N2,O2,Ar….)时,将使产品表面有被蚀刻
其它化学性质之效果 .
Page17
Confidential
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Confidential
电阻焊接原理
电阻焊是用电极对被焊接物施加一定 的压力的同时通电、利用电极间的接 触电阻产生的焦耳热熔化金属而达到 焊接的目的。
B
n⁄a
3.8
TO 38
TO Stamped
39
A
7.5
9.1
TO 5
TO Stamped
41
A
3.1
4.1
TO 56
TO Stamped
46
A
4.2
5.6
TO 18 TO 52
TO Stamped
56
B
n⁄a
5.6
TO 56
Page5
Confidential
Page6
Confidential
✓ 客户化定制
焊接电流的通电方式
一般从焊接物的形状去决定焊接电流 的通电方法、大致可分为三类。另外 对于不同的通电方法施加不同的压力、 据此选择相对应的焊接头。
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Confidential
焊接质量的评估
1.封帽过程中看不见电极与器件接触产 生电火花 2. 目视比较平滑没有毛刺 3. 测漏,leak test
Die is bonded onto L/F
Die is picked up
Epoxy dispense
d from syringe
Collet at home position
电浆在真空条件下,将产品表面暴露在放电的 气体中,使气体在产品表面反应. 当所使用为非聚合 性气体(如N2,O2,Ar….)时,将使产品表面有被蚀刻
其它化学性质之效果 .
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电阻焊接原理
电阻焊是用电极对被焊接物施加一定 的压力的同时通电、利用电极间的接 触电阻产生的焦耳热熔化金属而达到 焊接的目的。
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✓ 客户化定制
焊接电流的通电方式
一般从焊接物的形状去决定焊接电流 的通电方法、大致可分为三类。另外 对于不同的通电方法施加不同的压力、 据此选择相对应的焊接头。
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焊接质量的评估
1.封帽过程中看不见电极与器件接触产 生电火花 2. 目视比较平滑没有毛刺 3. 测漏,leak test
Die is bonded onto L/F
Die is picked up
Epoxy dispense
d from syringe
Collet at home position
光器件基础知识培训LDPDTOSAROSABOSAWDMPLCFBT隔离器光开关
光纤
套管
插针
粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和 矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤 连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精 密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器 配合高密度带状光缆， 适用于接入网或局域网的连接。 对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接 机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平 均损耗达0.05 dB/个。
光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接 器的一般性能。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)
连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连
接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。 连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器， 其特性主要
取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有
的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插
入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
3.1连接器和接头
连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸 ( 活动) 连接的器件，
主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或
(3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到
低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
ROSA
3.Passive devices
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤 通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少
光器件基础知识培训共52页PPT
谢谢！
光器件基础知识培训
61、辍学如磨刀之石，不见其，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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Introduction of optical devices used in Communication system
1.Profile 2.Introduction of basic parameters 3.TOSA,ROSA and BOSA (Active devices) 4. Passive devices
波分复用器/解复用器(也称合波器/分波器)这是一种与 波长有关的耦合器，见图3.28(d)。波分复用器的功能是把多 个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根 光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号， 分配给不同的接收机。 2. 基本结构 基本结构 耦合器的结构有许多种类型，其中比较实用和有发展前 途的有光纤型、微器件型和波导型，图3.29~图 3.32示出这 三种类型的有代表性器件的基本结构。
光光
自自自自自
1
光光
自自自自自
分光半
4
3 (a) (b)
2
光光
λ1、λ2
自自自自自 自自自自自
λ1 λ1 λ2 λ3 λ1＋λ2＋λ3 (d)
光光
硅光硅
λ2
多光半
(c)
图 3.31微器件型耦合器 (a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 滤光式解复用器； (d) 光栅式解复
波导型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬 底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能 来选择，一般是SiO2 ，横截面为矩形或半圆形。图3.32示 出波导型T型耦合器、定向耦合器和用滤光片作为波长选 择元件的波分解复用器。
max min
Loss
WDL 10.4 10.2 10 9.8 9.6 9.4 1260nm
CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6
IL
1360nm
1460nm Wavelength
1560nm
CH7 CH8
PDL是光器件或系统在所有偏振状态下 的最大传输差值。它是光设备在所有偏 振状态下最大传输和最小传输的比率。 PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT） 的最大传输和最小传输。
7、温度依存损耗 、 TDL:Temperature Dependent Loss TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
光光光
1
光光耦
3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
光光b
(a)
3
(b)
(c)
图 3.29光纤型耦合器 (a)定向耦合器； (b) 8×8星形耦合器； (c) 由12个2×2耦合器组成的 8×8星形耦合器
光纤型把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各 种器件。这种方法可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型耦 合器和波分解复用器。图3.29(a)和(b)分别示出单模2×2定向 耦合器和多模n×n星形耦合器的结构。单模星形耦合器的端 数受到一定限制，通常可以用2×2耦合器组成，图3.29(c)示 出由12个单模2×2耦合器组成的8×8星形耦合器。 图3.29(a)所示定向耦合器可以制成波分复用/解复用器。 如图3.30，光纤a(直通臂)传输的输出光功率为Pa，光纤b(耦 合臂)的输出光功率为Pb，根据耦合理论得到 Pa=cos2(CλL) Pb=sin2(CλL) (3.28a)
…
…
T形 (a) 1 4 2 3
星形
(b)
λ1 λ2 λN
λ1＋λ2＋λN
…
定定
(c)
半分
(d)
图 3.28 常用耦合器的类型
这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组 合器。星形耦合器这是一种n×m耦合器，见图3.28(b)，其 功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m 根光纤， m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分 配器。 定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分 别取出光纤中向不同方向传输的光信号。见图3.28(c)，光信号 从端1传输到端2， 一部分由端3输出，端4无输出；光信号从 端2传输到端1，一部分由端4输出，端3无输出。定向耦合器可 用作分路器，不能用作合路器。
TOSA
(1) 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下， 它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸 收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴. (2) 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为 光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。 (3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到 低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
光放大器
Basic parameters
1、插入损耗：IL---Insertion Loss 2、回波损耗：RL---Return Loss
IL测量
RL测量
3、方向性：DIR---Directivity 4、过盈损耗：EL---Excess Loss
5、损耗一致性：IL Uniformity:IL -IL 6、波长依存损耗：WDL:Wavelength Dependent
表 3.5 光纤连接器一般性能
图3.27示出精密套管结构的连接器简图，包括用于对中 的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。 光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中实 现连接。 要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入 损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在1 m以内， 轴线倾角小于0.5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实 现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温 度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。
光半光
开开
(a)
(b)
1.3 m
多多半光
多多多多光半
单多半光
1.3 m 1.55 m
1.55 m
(c)
图3.32 波导型藕合器
3.3.3光隔离器与光环行器 光隔离器与光环行器
耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可 以互换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中 通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件，其主 要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方 向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的 后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入 损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插 入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好， 目前插入损耗的典型值约为1 dB，隔离度的典型值的大致范 围为40~50 dB。
3.3.2光耦合器 光耦合器 光耦合器
耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光纤线 路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声 耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复 用器/解复用器。 1. 耦合器类型 耦合器类型 图3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功能和 用途。 T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器， 见图3.28(a)， 其 功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤， 或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。
λ1、λ2 a b
λ1
λ2 a
光光 率
b a
λ1
λ2 b
耦耦耦耦
图 3.30 光纤型波分解复用器原理
式中，L为耦合器有效作用长度，Cλ为取决于光纤参数和 光波长的耦合系数。 设特定波长为λ1和λ2，选择光纤参数，调整有效作用长度， 使得当光纤a的输出Pa(λ1)最大时，光纤b的输出Pb(λ1)=0；当 Pa(λ2)=0时，Pb(λ2)最大。对于λ1 和λ2 分别为1.3m和1.55 m 的光纤型解复用器，可以做到附加损耗为0.5 dB，波长隔离 度大于20 dB。 微器件型用自聚焦透镜和分光片(光部分透射， 部分反 微器件型 射)、滤光片(一个波长的光透射，另一个波长的光反射)或光 栅(不同波长的光有不同反射方向)等微光学器件可以构成T型 耦合器、定向耦合器和波分解复用器，如图3.31所示。
Profile
通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种 类型。不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能独 立表现出其外特性的器件就是无源器件。否则就称为 有源器件。 有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些 器件是光发射机、 光接收机和光中继器的关键器件， 和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。 光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用 器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通 信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺 少的。
ROSA
3.Passive devices
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤 通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少 的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插 入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
光纤
套管
插针
粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和 矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤 连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精 密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器 配合高密度带状光缆， 适用于接入网或局域网的连接。 对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接 机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平 均损耗达0.05 dB/个。
1.Profile 2.Introduction of basic parameters 3.TOSA,ROSA and BOSA (Active devices) 4. Passive devices
波分复用器/解复用器(也称合波器/分波器)这是一种与 波长有关的耦合器，见图3.28(d)。波分复用器的功能是把多 个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根 光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号， 分配给不同的接收机。 2. 基本结构 基本结构 耦合器的结构有许多种类型，其中比较实用和有发展前 途的有光纤型、微器件型和波导型，图3.29~图 3.32示出这 三种类型的有代表性器件的基本结构。
光光
自自自自自
1
光光
自自自自自
分光半
4
3 (a) (b)
2
光光
λ1、λ2
自自自自自 自自自自自
λ1 λ1 λ2 λ3 λ1＋λ2＋λ3 (d)
光光
硅光硅
λ2
多光半
(c)
图 3.31微器件型耦合器 (a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 滤光式解复用器； (d) 光栅式解复
波导型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬 底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能 来选择，一般是SiO2 ，横截面为矩形或半圆形。图3.32示 出波导型T型耦合器、定向耦合器和用滤光片作为波长选 择元件的波分解复用器。
max min
Loss
WDL 10.4 10.2 10 9.8 9.6 9.4 1260nm
CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6
IL
1360nm
1460nm Wavelength
1560nm
CH7 CH8
PDL是光器件或系统在所有偏振状态下 的最大传输差值。它是光设备在所有偏 振状态下最大传输和最小传输的比率。 PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT） 的最大传输和最小传输。
7、温度依存损耗 、 TDL:Temperature Dependent Loss TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
光光光
1
光光耦
3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
光光b
(a)
3
(b)
(c)
图 3.29光纤型耦合器 (a)定向耦合器； (b) 8×8星形耦合器； (c) 由12个2×2耦合器组成的 8×8星形耦合器
光纤型把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各 种器件。这种方法可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型耦 合器和波分解复用器。图3.29(a)和(b)分别示出单模2×2定向 耦合器和多模n×n星形耦合器的结构。单模星形耦合器的端 数受到一定限制，通常可以用2×2耦合器组成，图3.29(c)示 出由12个单模2×2耦合器组成的8×8星形耦合器。 图3.29(a)所示定向耦合器可以制成波分复用/解复用器。 如图3.30，光纤a(直通臂)传输的输出光功率为Pa，光纤b(耦 合臂)的输出光功率为Pb，根据耦合理论得到 Pa=cos2(CλL) Pb=sin2(CλL) (3.28a)
…
…
T形 (a) 1 4 2 3
星形
(b)
λ1 λ2 λN
λ1＋λ2＋λN
…
定定
(c)
半分
(d)
图 3.28 常用耦合器的类型
这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组 合器。星形耦合器这是一种n×m耦合器，见图3.28(b)，其 功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m 根光纤， m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分 配器。 定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分 别取出光纤中向不同方向传输的光信号。见图3.28(c)，光信号 从端1传输到端2， 一部分由端3输出，端4无输出；光信号从 端2传输到端1，一部分由端4输出，端3无输出。定向耦合器可 用作分路器，不能用作合路器。
TOSA
(1) 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下， 它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸 收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴. (2) 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为 光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。 (3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到 低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
光放大器
Basic parameters
1、插入损耗：IL---Insertion Loss 2、回波损耗：RL---Return Loss
IL测量
RL测量
3、方向性：DIR---Directivity 4、过盈损耗：EL---Excess Loss
5、损耗一致性：IL Uniformity:IL -IL 6、波长依存损耗：WDL:Wavelength Dependent
表 3.5 光纤连接器一般性能
图3.27示出精密套管结构的连接器简图，包括用于对中 的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。 光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中实 现连接。 要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入 损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在1 m以内， 轴线倾角小于0.5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实 现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温 度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。
光半光
开开
(a)
(b)
1.3 m
多多半光
多多多多光半
单多半光
1.3 m 1.55 m
1.55 m
(c)
图3.32 波导型藕合器
3.3.3光隔离器与光环行器 光隔离器与光环行器
耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可 以互换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中 通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件，其主 要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方 向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的 后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入 损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插 入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好， 目前插入损耗的典型值约为1 dB，隔离度的典型值的大致范 围为40~50 dB。
3.3.2光耦合器 光耦合器 光耦合器
耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光纤线 路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声 耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复 用器/解复用器。 1. 耦合器类型 耦合器类型 图3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功能和 用途。 T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器， 见图3.28(a)， 其 功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤， 或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。
λ1、λ2 a b
λ1
λ2 a
光光 率
b a
λ1
λ2 b
耦耦耦耦
图 3.30 光纤型波分解复用器原理
式中，L为耦合器有效作用长度，Cλ为取决于光纤参数和 光波长的耦合系数。 设特定波长为λ1和λ2，选择光纤参数，调整有效作用长度， 使得当光纤a的输出Pa(λ1)最大时，光纤b的输出Pb(λ1)=0；当 Pa(λ2)=0时，Pb(λ2)最大。对于λ1 和λ2 分别为1.3m和1.55 m 的光纤型解复用器，可以做到附加损耗为0.5 dB，波长隔离 度大于20 dB。 微器件型用自聚焦透镜和分光片(光部分透射， 部分反 微器件型 射)、滤光片(一个波长的光透射，另一个波长的光反射)或光 栅(不同波长的光有不同反射方向)等微光学器件可以构成T型 耦合器、定向耦合器和波分解复用器，如图3.31所示。
Profile
通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种 类型。不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能独 立表现出其外特性的器件就是无源器件。否则就称为 有源器件。 有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些 器件是光发射机、 光接收机和光中继器的关键器件， 和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。 光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用 器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通 信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺 少的。
ROSA
3.Passive devices
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤 通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少 的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插 入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
光纤
套管
插针
粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和 矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤 连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精 密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器 配合高密度带状光缆， 适用于接入网或局域网的连接。 对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接 机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平 均损耗达0.05 dB/个。