光纤通信-光器件
光纤通信系统与光器件光器件
f 级联腔
Problem:插损大、两级间耦合、两级统一调谐困难 Solution:光纤放大器补偿法、光隔离器法
三、多层介质膜滤波器TFF
Multilayer Dielectric Thin-Film Filter 多层介质膜：通过某一波长，阻止其它波长
Thin-Film resonant Multicavity Filter (TFMF) 薄膜多共振腔滤波器
Period
•光纤光栅的形成： 光纤敏化（载氢或光敏光纤）--紫外光（~244nm） 以光栅条纹方式照射光纤--形成折射率光栅
反射中 2neff 光栅
心波长
周期
纤芯的有效折射率
•根据不同的折射率分布，FBG分类：
1. 均匀的Bragg光栅：
谐振峰两边有一些旁瓣。 由于光纤光栅两端折射率突变引起F-P效应导致的。 旁瓣分散了光能量，不利于其应用，需进行旁瓣抑制。
接，可以直接插拔。
FC型：螺纹连接。 外部材料为金属
•固定连接器
包括：熔接法、V形槽法和套管法
目录
光器件概述 光连接器Connector 光衰减器Attenuator 光耦合器Coupler 复用器与滤波器Multiplexer and Filter 光隔离器与环行器 光调制器Modulators 光开光Switches 光波长转换器 光交叉互连器
四、马赫－曾德干涉滤波器MZI
Mach-Zehnder Interferometer
对输入信号 进行分路的 3dB耦合器
长度相差L的两根波 导，用来在两臂间产 生与波长有关的相移
在输出端将 信号复合的 3dB耦合器
通过分裂输入光束以及在一条通路上引进一个相移，重组 的信号将在一个输出端产生相加性干涉，而在另一个输出 端产生相消性干涉，信号最后只会在一个输出端口出现。
光纤通信系统 第四讲 光器件
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 图示常用耦合器的类型， 它们各具不同的 功能和用途。
三端口光环行器
四端口光环行器
Isolators
Isolator/coupler hybrids
第三章 光器件
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 光器件概述 光连接器Connector 光衰减器Attenuator 光耦合器Coupler 光隔离器与环行器 光调制器Modulators 光开光Switches 光波长转换器 光交叉互连器
电光调制器主要利用普科尔(Pocket)效应.
晶体折射率随外加电场而 变化。具有非常好的消啁 啾特性，适合于高速系统 的超长距离传输。但调制 器的插入损耗大，需要较 高的驱动电压(典型值为 4V)，难以与光源集成， 而且对偏振敏感。
40Gb/s LiNbO3 Modulator
电光调制的透过率(调制器被偏置在V/2点上)
起偏器与检偏器的透光轴成450角，旋光器使通过的光发生450 旋转。当垂直偏振光入射时，全部通过起偏器。经旋光器后， 光轴旋转450，恰与检偏器透光轴一致而获得低损耗传输。如 果有反射光出现且反向进入隔离器的只是与检偏器光轴一致的 那一部分光，经旋光器被旋转450 ，变成水平线偏振光，正好 与起偏器透光轴垂直，所以光隔离器能阻止反射光的通过。
透射光强
t
V/2
V
V
调制电压
半波电压V是把调制 器从最小光强转换到 最大光强所需的电压
光纤通信系统第四讲光器件
拉曼光纤放大器（RFA）
RFA是一种利用拉曼散射效应进行光放大的器件。RFA具有放大带宽宽、增益高、对偏振不敏感等优点，常用于 长距离、大容量光纤通信系统中的光放大。
03 光器件的性能参数与测试 技术
光器件的性能参数
插入损耗
衡量光器件将输入光信号转换 为输出光信号时的能量损失。
带宽
描述光器件传输光信号的能力 ，即光信号的频率范围。
雪崩光电二极管（APD）
APD是一种高灵敏度的光探测器，其工作原理与PD类似，但通过内部雪崩倍增 效应提高灵敏度。APD常用于高速光纤通信系统中的光接收机。
光调制器
电光调制器（EOM）
EOM是一种利用电场作用改变光波性质的光调制器。EOM具 有调制速度快、调制效率高等优点，常用于高速光纤通信系 统中的信号调制。
利用光谱分析仪测量光器件的传输光谱，确 定其带宽。
消光比测试
通过测量高功率状态和低功率状态下的光功 率，计算出光器件的消光比。
04 光器件的应用与发展前景
光器件在光纤通信系统中的应用
光放大器
用于放大光信号，提高传输距离和稳 定性。
光调制器
用于将电信号转换为光信号，实现高 速数据传输。
光开关
用于实现光路的切换和选择，提高网 络的灵活性和可靠性。
光器件在光纤通信系统中的作用
信号产生
信号调制
光器件可以用于产生原 始的光信号，如激光器。
光器件可以用于对原始 光信号进行调制，如调
制器。
信号传输
光器件可以用于传输光 信号，如光纤。
信号检测
光器件可以用于检测接 收到的光信号，如光电
探测器。
光器件的发展历程与趋势
发展历程
光器件的发展经历了从早期简单的光 学元件到现代高度集成化的光子集成 电路的过程。
光纤通信用光器件介绍
光纤通信用光器件介绍光纤通信是利用光纤传输光信号进行通信的技术，其核心是通过光器件来发射、接收和调制光信号。
光器件是光纤通信系统中非常重要的组成部分，能够直接影响到通信系统的性能和稳定性。
在这篇文章中，我将介绍几种常见的光器件，并介绍它们的工作原理和应用。
第一种光器件是光纤激光器。
光纤激光器是一种能够发射强聚焦、单一波长、狭谱宽的光信号的器件。
它的工作原理是通过激光材料受到光电势驱动而产生的受激辐射来产生光信号。
光纤激光器具有很高的光输出功率和较窄的光谱特性，使其在长距离传输和高速通信中具有很大的优势。
第二种光器件是光纤调制器。
光纤调制器是一种能够改变光信号的特征以传输信息的器件。
它的工作原理是通过改变光的相位、幅度或频率，来调制光信号传递的信息。
光纤调制器在光纤通信中广泛应用于多种信号调制技术，如振幅调制、频率调制和相移键控等。
第三种光器件是光纤增益器。
光纤增益器是一种能够增强光信号的器件。
它通过将光信号输入到光纤中，通过光放大的原理来增强信号的强度。
光纤增益器在光纤通信系统中被广泛应用于信号放大和信号传输的中继，使得信号能够在长距离的传输中保持高强度和低损耗。
第四种光器件是光纤光栅。
光纤光栅是一种能够选择性反射或散射特定波长的光信号的器件。
它的工作原理是通过将光纤中的折射率周期性改变，产生布拉格衍射，从而实现对特定波长的光信号选择性反射或散射。
光纤光栅在光纤通信中被广泛应用于波长选择多路复用和分光分集等技术中。
第五种光器件是光纤检测器。
光纤检测器是一种能够接收光信号并转换为电信号的器件。
它的工作原理是通过光电效应将光信号转化为电信号。
光纤检测器在光纤通信系统中被广泛应用于光信号的接收和调制等过程中。
除了上述介绍的几种光器件外，还有许多其他类型的光器件，在光纤通信系统中起到了各种不同的作用。
例如，光纤散射器用于分配光信号，光纤滤波器用于调制光信号波长，光纤耦合器用于将多个光纤连接在一起等等。
这些光器件为光纤通信提供了更多的灵活性和多样性，使得通信系统能够更好地适应不同的需求和环境。
光通信原理及光器件介绍
1400
光波长（nm）
全波光纤
1600
1800
9
光纤通讯系统知识介绍－光纤结构
光纤
光纤的结构
涂敷层
包层 纤芯
10
光纤结构
光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴 组成的圆柱形细丝。
纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量 主要在纤芯内传输。
包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机 械保护作用。
突变型多模光纤（Step-Index Fiber, SIF） 渐变型多模光纤（Graded-Index Fiber, GIF） 单模光纤（Single-Mode Fiber, SMF） 相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径 都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤。
13
横截 面
偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统， 这种系统 最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。
17
光纤传输优点
1、通信容量大 从理论上讲，一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输1000 亿个话路 2、中继距离长 3、保密性能好 光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄露”出去，因 此其保密性能极好 4、适应能力强 适应能力强是指，不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀，可挠性强 5、体积小、重量轻、便于施工维护 光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空 6、原材料来源丰富，潜在价格低廉 制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中 几乎是取之不尽、用之不竭的。因此其潜在价格是十分低廉的
DFB LD module
Dual-baalog)
DFB LD module
1x4 Splitter
光纤通信用光器件介绍
光纤通信用光器件介绍光纤通信是一种利用光信号传输数据的通信方式。
它利用光纤作为传输介质，通过调制光信号的强度、频率或相位来传输信息。
在光纤通信系统中，光器件起着关键的作用，它们负责产生、放大、调制和检测光信号。
本文将介绍光纤通信中常用的光器件，包括光源、放大器、调制器和光检测器。
光源是光纤通信系统中的重要组成部分，负责产生光信号。
常见的光源有半导体激光器、气体激光器和光纤激光器。
半导体激光器是最常用的光源，它具有体积小、功耗低、调制速度快等优点。
气体激光器具有宽的谱带宽和高的输出功率，但体积较大。
光纤激光器结合了两者的优点，是一种理想的光信号源。
放大器是光纤通信系统中的另一个重要组成部分，用于增强光信号的功率。
光纤放大器是常用的放大器类型，它可以放大光信号而不需要将其转换为电信号。
最常见的光纤放大器是掺铒光纤放大器（EDFA），它利用掺铒光纤中的铕原子的能级跃迁来实现光信号的放大。
EDFA具有宽的增益带宽、高增益、低噪声等优点，是目前光纤通信系统中最常用的放大器。
调制器是光纤通信系统中用于调制光信号的器件。
光电调制器是常用的调制器类型，它利用光电效应或半导体材料的光学特性来实现光信号的调制。
光电调制器分为直接调制器和外调制器。
直接调制器利用半导体材料的直接带隙特性，通过改变注入电流来调制光信号的强度。
外调制器利用半导体材料的Kerr效应或电光效应来调制光信号的相位或强度。
光电调制器具有调制速度快、带宽宽、功耗低等优点。
光检测器是光纤通信系统中用于检测光信号的器件。
光电二极管是最常用的光检测器，它利用光束的能量转变为电流。
光电二极管具有高速度、高灵敏度、低噪声等优点，是目前光纤通信系统中最常用的光检测器。
其他常用的光检测器还包括光开关和光波导耦合器。
除了以上介绍的光器件，还有一些其他的光器件在光纤通信系统中扮演着重要角色。
例如，光分路器用于将光信号分成多个通道，光耦合器用于将光信号从一根光纤传输到另一根光纤，光滤波器用于选择或剔除特定波长的光信号。
光通信中的光器件设计与制造
光通信中的光器件设计与制造一、引言随着互联网时代的到来，信息传输与交流变得越来越重要。
在这个背景下，光通信作为一种新型的高速通信方式，逐渐发挥着越来越重要的作用。
而光器件设计与制造则是光通信中不可或缺的一环。
本文将介绍在光通信中光器件的设计与制造的相关技术与方法。
二、光器件设计光器件设计是光通信中至关重要的一步。
在光器件设计中，需要考虑到多个因素，如光路损耗、衰减、折射率等。
而光信号的传输距离、速率等等因素都与光器件的设计有关。
下面我们将从几个常见的光器件出发，介绍它们的设计原理。
1. 光纤光纤是光通信中最为常见的光器件。
它的设计原理是基于光学折射定律和全反射原理。
光纤内部存在一个折射率较高的芯精，其周围包裹着一个折射率较低的包层。
当入射角度小于一定值时，光在芯精中行进，而其余的光则被反射，从而实现了光的传输。
2. 光栅光栅是用于光谱仪、激光等仪器中的一种光器件。
其设计原理是基于衍射光学原理，利用光的衍射来分离不同波长的光。
光栅可以实现高光谱分辨率、高反衬比和宽波长范围的衍射。
目前，光栅的制造技术已经非常成熟，有很多的制造商可以提供相关的产品和服务。
3. 光调制器光调制器是光通信的关键器件之一。
其设计原理是利用外加电场来控制光的折射率，从而调制光信号的功率和相位。
目前，有许多不同的光调制器设计方案，包括电吸收调制器、电各向异性调制器等。
不同的光调制器对于光信号的调制速率、功率损耗等参数有不同的要求。
三、光器件制造光器件制造是指将设计好的光器件实际制造出来的过程。
在光器件制造的过程中，需要考虑到多个因素，如材料选择、制造工艺、设备选型等。
下面我们将从几个常见的光器件出发，介绍它们的制造方法。
1. 光纤光纤的制造一般采用化学气相沉积(CVD)技术。
该技术是在高纯度气氛中，在玻璃毛细管内部射入气体，并通过射入的气体激活在气体内部的反应均一性，以基底为中心形成均匀的玻璃。
在制造光纤时，可以通过改变反应条件，来调整玻璃的材料和结构。
光纤通讯器件工作原理
光纤通讯器件工作原理
光纤通信器件主要分为光源、光纤和探测器三部分，其工作原理如下：
1. 光源：光源是指产生并发射光信号的设备，常用的光源包括激光二极管和发光二极管。
激光二极管通过注入电流使半导体材料产生激光，而发光二极管则通过单向导通时电流通过P-N
结产生发光。
光源产生的光信号经过整形和调制电路，通过光纤发送出去。
2. 光纤传输：光纤是一种采用光传输信号的特殊介质，具有很低的损耗和高的传输容量。
光纤内部由一个或多个聚合物或玻璃纤维组成，其中心部分称为纤芯，外部称为包层。
光信号通过射入纤芯内部，被全反射保持在纤芯中心，在纤芯和包层之间的界面反射。
光纤的传输速度很快，信号几乎不受干扰，能够实现远距离传输。
3. 探测器：探测器是用来接收和解码光信号的装置，常用的探测器包括光电二极管和光电二极管阵列。
光信号到达探测器后，被探测器内的光电二极管转换成电信号。
光电二极管是一种
PN结的正向偏置器件，在光照射下产生电流。
光电二极管阵
列是多个光电二极管的组合，可以同时接收多个通道的光信号。
整个光纤通信器件的工作流程如下：光源产生的光信号经过整形和调制电路处理后，通过光纤传输到目标位置。
到达目标位置后，光信号被探测器接收并转换成电信号。
电信号经过解调
和处理后，可以得到原始数据。
通过这种方式，光纤通信器件实现了高速、长距离、低衰减的信号传输。
光纤通信常用光无源器件
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光开关
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光开关
（2）电光式光开关
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（3）热光开关
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（4）SOA光开关
半导体光放大器
控制电压
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光开关
二、 参数
插针体（包括光纤）的端面研磨成凸面球，使得被连接的光纤的端面可以直接接触，实现 物理结构的直接连接。
特点：
优点： 减少了光的菲涅尔反射，避免了回波噪声。
材料：陶瓷
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端面的制备：
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光连接器
3、矩形光连接器（SC）
预留空间以便耦合部分旋玻璃 衬底
嵌 入波导
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4、对接型偶合器
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五、 耦合级联
1×2型
2×2型
级联
1×N型
N×N型
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从2×2的光方向耦合器来推导N×N型星型耦合器的参数特性：
结论：（N ·㏒2N）/ 2个2×2的星型耦合器可以按照这样的思路组成㏒2 N级阵列，形成N×N型星型耦合器，其分路损耗为3㏒2 NdB.
j
意义：
一般要求A>20dB
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光连接器
（3）、分路比
分路时各个输出端口的光功率之比。
i
j
定义：Tij=Pi/Pj
光方向耦合器
意义：
一般要求T在0.1：1~10：1
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三、光纤耦合器的分类
光通信知识-常用光器件
7.
隔离度是指某一光路对其他光路中的 信号的隔离能力。隔离度高，也就意味着 线路之间的“串话”小。其数学表达式为
式中：Pt是某一光路输出端测到的其他光 路信号的功率值；Pin是被检测光信号的输 入功率值。
4.3 波分复用/解复用器
4.3.1 波分复用/解复用器的原理与分类
1.
衍射光栅型波分复用器件是近年发展 起来的。衍射光栅是利用硅衬底单晶各向 异性腐蚀制作的光栅与棱镜分光相比具有 更大优势，常用来制作波分复用器的主要
4.
远端串扰是指光开关的接通端口的输 出光功率与串入另一端口的输出光功率的 比值。
5.
近端串扰是指当其他端口接终端匹配， 连接的端口与另一个名义上是隔离的端口 的光功率之比。
6.
消光比是两个端口处于导通和非导通 状态的插入损耗之差。
式中：ILnm为n，m端口导通时的插入 损耗；ILnm0为n，m端口非导通时的插入损
4.2.1 光纤耦合器的结构与原理
制作光耦合器可以有多种方法，大致 可分为分立光学元件组合型、全光纤型、 平面波导型等。
下面主要介绍熔融拉锥法的原理。
熔融拉锥法就是将两根(或两根以上) 除去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在 高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终 在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构， 实现传输光功率耦合的一种方法。
回波损耗(也称反射损耗或反射率)是 指从输入端返回的光功率与输入光功率的 比值，以分贝表示：
式中：P0为进入输入端的光功率；P1为输 入端口接收到的返回光功率。回波损耗与 开关的状态有关。
3.
隔离度是指两个相隔离输出端口光功 率的比值，以分贝来表示。
式 中 ： n、m
(n≠m) ；Pin是光从i端口输入时n端口的输 出光功率，Pim是光从n端口输入时在m端 口测得的光功率。
电子学中的光纤通信和光学器件
电子学中的光纤通信和光学器件光纤通信和光学器件是电子学的两个重要分支，它们改变了我们的世界，使得人们之间的通信变得更加方便和快捷。
下面将分别介绍光纤通信和光学器件的原理和应用。
一、光纤通信光纤通信是采用光纤作为传输介质，将信息通过光的速度进行传输的通信方式。
与传统的电信网络相比，光纤通信有着更高的传输速度和更大的带宽，使得信息传输变得更加稳定和可靠。
光纤通信的原理是利用光的全反射特性，在光纤内部反复地反射，使得光信号沿着光纤进行传输。
光纤内部由纤芯、包层和外套层三部分组成，其中纤芯是光信号传输的重要部分，它由高折射率的物质制成，可以将光信号传输得更远和更快。
包层则会给纤芯提供保护和支撑作用，防止光信号的损失和衰减。
光纤通信的应用非常广泛，从电话、电视，到数据传输和互联网，都离不开光纤通信。
它不仅可以传输大量的数据和信息，而且还可以实现远距离的通讯和连接，使得人们在不同的地方之间能够进行实时的交流和沟通。
二、光学器件光学器件是利用光的特性进行控制和处理的设备，它们可以用于光的调制、放大、分束、焦聚等方面。
光学器件的应用非常广泛，如激光器、光纤放大器、光学传感器等。
激光器是一种能够产生高亮度和高单色性光束的器件。
它的原理是利用光子的衰减放大和光的选择放大作用，使得一束光被不断地放大，最终形成一束高亮度的激光。
激光器的应用非常广泛，如医学、通讯、材料加工等领域。
光纤放大器是一种能够对光信号进行放大和扩展的光学器件。
它的原理是利用光子的选择放大和受激辐射过程，将光信号进行放大和扩展，使得信号的传输距离更加远和稳定。
光学传感器则是一种通过光学方法对物理量进行测量的器件。
它的原理是利用光学器件和光学信号的特性，对不同物理量如温度、湿度等进行测量和控制，具有高灵敏度和高精度等特点。
总之，光纤通信和光学器件是电子学的两个重要方向，它们不断地推动着人类社会的发展和进步。
随着科技的不断进步和应用的不断拓展，它们的应用将会更加广泛和深入，为我们的生活带来更多的便利和可能。
电路中的光电器件和光通信
电路中的光电器件和光通信当今社会，电子技术和通信技术的迅速发展使得光电器件和光通信变得非常重要。
光电器件是能够将光信号转化为电信号，或者将电信号转化为光信号的电子器件。
光通信则是通过光纤传输信号，具有大带宽、低损耗和抗电磁干扰等优势。
本文将深入探讨电路中的光电器件和光通信的相关技术。
一、光电器件光电器件是指基于光电转换原理，将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号的器件。
常见的光电器件有光电二极管（Photodiode）、光敏电阻（Photoresistor）、光电转换器等。
1. 光电二极管光电二极管是一种基本的光电器件，其结构类似于普通二极管。
光电二极管的特点是能够将入射光信号转化为电流或电压信号输出。
其工作原理是当光照射到PN结上时，产生光生电流。
光电二极管广泛应用于光电测量、光通信、遥控器等领域。
2. 光敏电阻光敏电阻（LDR）是一种光电器件，其电阻值随着光照强度的变化而变化。
光敏电阻的原理是光照射到敏感层上时，敏感层中的半导体材料内部电荷发生变化，从而使电阻值发生变化。
光敏电阻广泛应用于自动控制系统、光电测量等领域。
3. 光电转换器光电转换器是一种将电信号转化为光信号的光电器件。
它采用半导体激光器或LED作为光源，经过调制电路将电信号转化为光信号输出。
光电转换器在光通信领域中起到重要的作用，实现了高速、长距离的光信号传输。
二、光通信光通信是利用光学原理传输信号的通信方式。
相较于传统的电信号传输方式，光通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰性强等优势。
在光通信系统中，光纤是光信号传输的重要媒介。
光通信系统通常包括光源、调制器、光纤、接收器等部分。
光源可以是激光器或LED等器件，发出的光信号经过调制器进行编码。
编码后的光信号经过光纤传输到远处，接收器接收到光信号后，进行解码并转化为电信号输出。
光纤作为光通信中的传输介质，具有低损耗、大带宽的优势，能够实现长距离、高速的信号传输。
光纤是一根由硅胶或玻璃等材料制成的细长线缆，内部包含一根或多根玻璃或塑料纤维。
光器件基础知识
光器件基础知识目录一、光纤通信基础1、光纤通信的概念所谓光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
一般由数据源、光发射端、光纤、光接收端组成。
2、光纤通信的优点1）通信容量大，比传统的电缆、微波等高出几千乃至几十万倍的通信容量。
2）传输距离远，光纤具有极低的衰耗系数，传输距离可达一千公里以上。
3）保密性能好，光信号不具备向外辐射的特点，不易被侦听。
4）适应能力强，具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点。
5）体积小、重量轻。
原材料丰富、价格低廉。
二、光纤基础知识1、光纤的结构如上图所示，光纤呈圆柱形，主要由纤芯和包层和保护套三部分组成。
1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量杂质，折射率较高，用来传送光。
2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂质的高纯度二氧化硅，折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。
3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成，强度大，能承受较大冲击，起到保护光纤的作用。
2、光纤的工作波长光纤的工作波长主要分为短波长光纤和长波长光纤。
1、短波长光纤短波长光纤的工作波长在800900范围内，具体工作在850波长，主要用于短距离、小容量的光纤通信系统中。
2、长波长光纤长波长光纤的工作波长在1100 -1800范围内，具体工作在1310和1550两个波长，主要用于长距离、大容量的光通信系统中。
3、光纤的分类3.1按照光纤的模式分类1、单模光纤单模光纤的纤芯很细（10左右），只能传一种模式的光，其模间色散很小，工作在1310和1550波长，适用于远程通讯。
2、多模光纤多模光纤的芯较粗（50或62.5），工作在850或1310波长，可传多种模式的光，其模间色散较大，适用于短距离通讯。
3.2按照光纤的材料分类1、玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高；2、胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多，成本较低；3、塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输距离很短，价格很低。
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光器件概述
•作用: 实现光信号的连接、能量分路/合路、波长复用/解 复用、光路转换、能量衰减、方向阻隔、光-电-光转换、 光信号放大、光信号调制等功能。是构成光纤通信系统的 必备元件。光器件是具有上述一种功能的元器件的总称。
•类型：无源、有源 包括：光连接器、光衰减器、光耦合器、光复用器、光
隔离器、环行器、光滤波器、光解复用器、光调制器、光 开光、激光器、光检测器、光放大器、光波长转换器等
3.3.1
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。
项目 插入损耗/dB 重复性/dB 互换性/dB 反射损耗/dB
寿命（插拔次数）
工作温度/ºC
表 3.5 光纤连接器一般性能
型号或材料
FC型 PC型 不锈钢 陶瓷 不锈钢 陶瓷
性能 0.2~0.3
0.1
0.1
35~40 40~50
103 104
-20~+70 -40~+80
3.3.1 光连接器—Connector
技术指标：
插入损耗：光信号通过连接器之后，其输出光 功率相对输入光功率的比率的分贝数。
L 10 lg Pout (dB) Pin
回波损耗：动光纤的相位滞后/2。
P0
P1
•技术指标：
P3
P2
1、插入损耗：特定的端口到另一端 口路径的损耗。如从输入端口i到输 出端口j的路径中的插入损耗为：
Li j
10lg
Pi Pj
[dB]
2、附加损耗：输入功率对总的
输出功率的比值。
Le 10 lg
Pin dB
Pi
3、串扰：一个端口的输入信号与散 射或反射回另一个输入端口的光功率 间的隔离度。以22光纤耦合器为例：
串扰＝10
lg
P3 P0
[dB]
4、分光比或耦合比：输出
端口间光功率分配的百分比
SR
Pi
100%
Pi
散射矩阵表示法
以22耦合器为例,用散射矩阵(传播矩阵)S来分析:
输入场强
a1
S11 S21
S12
DWDM
• Thin film filters • Fiber gratings • Waveguides • Circulators • Interleavers • Mux/Demux
modules
Amplifiers
Switching
• Isolators • Tap couplers • Pump lasers • Gain equalizers • Attenuators • Integrated
•发展趋势：集成化、全光纤化
3.3 光无源器件
光器件概述 3.3.1 光连接器Connector 3.3.2 光耦合器Coupler 3.3.3 光隔离器与环行器
（Isolators & Circulators） 3.3.4 光调制器Modulators 3.3.5 光开光Switches 3.3.6 光衰减器Attenuator
光纤通信原理与技术第三章
3.3 光无源器件
Components and Modules in DWDM Networks
Over 9000 Products
Transmission
• Source lasers • Modulators • Wavelockers • Receivers • Detectors • Tx/Rx modules
amplifiers • SOAs
• Optical Switches
• Circulators • Couplers • Add/drop
modules
3.3 光无源器件
光器件概述 3.3.1 光连接器Connector 3.3.2 光耦合器Coupler 3.3.3 光隔离器与环行器
（Isolators & Circulators） 3.3.4 光调制器Modulators 3.3.5 光开光Switches 3.3.6 光衰减器Attenuator
Y型、X型22耦合器、1N型、MN型 结构：全光纤型、微光元件型、集成光波导型 功能：光信号的分配、合成、提取、监控等。
2
1
2
1
3
4
3
1、工作原理
消逝场耦合。
Put the cores close enough together to get a coupling effect All now depends on the length of the coupling section
（Isolators & Circulators） 3.3.4 光调制器Modulators 3.3.5 光开光Switches 3.3.6 光衰减器Attenuator
3.3.2 光耦合器—Coupler
定义：对同一波长的光功率进行分路或合路 性能指标：附加插入损耗、反射损耗和串扰 类型：
SC型：外壳采用工程 塑料，矩形结构，便于 密集安装，不用螺纹连
接，可以直接插拔。
FC型：螺纹连接。外 部材料为金属
•固定连接器—接头
包括：熔接法、V形槽法和套管法
3.3 光无源器件
光器件概述 3.3.1 光连接器Connector 3.3.2 光耦合器Coupler 3.3.3 光隔离器与环行器
2、基本结构－光纤型
•Common commercial devices
22光纤耦合器
输入功率 P0 P4
P3
串扰
L
锥形区域
直通功率 P1
Z 耦合区域
L 锥形区域
P2 耦合功率
P1 P0 cos2 Cz P2 P0 sin 2 Cz C--耦合系数
耦合区两纤芯中光功率随耦合区长度 的耦合交换规律。可根据耦合比要求， 决定拉伸长度，但拉锥长度太长，纤 芯变得过细后，将引起能量辐射，功 率降低，插入损耗明显增加。
光相对输入光的比率的分贝数。
LR
10 lg
PR Pin
(dB)
重复性和互换性
损耗 来源
•活动连接器
方法：利用精密陶瓷套筒准直纤芯
光纤
套管
插针 粘结剂
插入损耗目前水平0.2dB 减低反射技术：APC 类型：FC、 SC、 ST
其它：多芯光缆连接器、保偏光纤 连接器、密封型光纤连接器
ST型：采用带键的 卡口式锁紧机构，确 保连接时准确对中。