学习笔记光器件知识

光通信用光器件分类：
光无源器件OpticalPassiveDevices〔光被动器件〕
光有源器件OpticalActiveDevices( 光主动器件)
简介：光无源器件
光纤通信系统中应用的光无源器件有光连接器、光耦合器、光隔离器、光衰减器、光开
关，光滤波器和光波分复用器等。

光无源器件在光纤通信系统中的功能是对输入的光信号作被动操作，如光束的分波和合
波、分束和合束、光的开关、衰减和偏振控制等。

类似于电子电路中的电阻、电容和电感元件。

简介：光有源器件
泵浦光源、探测器、光调制器和光放大光纤通信系统中应用的光有源器件有信号光源、
器等。

光有源器件在光纤通信系统中的功能是对光信号作主动操作，包括光信号的发射、探测
和放大、光调制和波长变换等。

并非接通电源的光器件都是有源器件。

光无源器件详细知识
虽然对各种光无源器件的特性有不同的要求，但普遍的要求是插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、隔离度高、价格廉价，许多光无源器件还要
求便于集成。

光纤连接及光纤连接器
光纤连接：永久性连接，活动性连接
永久性连接主要采用熔接法实现，借助光纤熔接机完成；活动性连接主要利用光纤连接器实现。

光纤连接器
根本构成：两个配合插头和一个耦合管。

五种结构：套管结构，双锥结构，V型槽结构，球面定心结构，透镜耦合结构连接器种类：
性能指标：
插入损耗：
回波损耗：
重复性和互换性我们的器材参数：
所有的光无源器材都是FC/APC接口，光源是FC/PC接口〔通过PC-APC跳线转接〕。

插入损耗：左右〔以
FaradayRotator为例〕回波损耗：60db左右〔以FaradayRotator为例〕
光耦合器
附：光纤分束器是将一根光纤内的波长、能量、偏振等特性进行重新分配到不同光纤的一种器件。

分能量的一般叫光纤分路器或者光纤耦合器；
分波长的是波分复用器；
分偏振的是偏振分束器；
作用：使传输中的光信号在特殊结构的耦合区发生耦合并进行再分配。

类型：定向耦合器〔X型〕；Y型分路器；星型耦合器；
树形耦合器
定向耦合器：光信号从端1传输到端3，一局部从端4输出，端2无输出；光信号从端3传
输到端1，一局部从端2输出，端4无输出。

定向耦合器可
用作分路器，不能用作合路器。

Y型耦合器：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。

工作原理：
入射光功率在双锥体结构的耦合区发生功率再分配，一局部光功率从“直通臂〞继续传输，另一局部那么由“耦合臂〞传到另一光路。

特性参数：
插入损耗：
附加损耗：
光纤耦合器的附加损耗是表达器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作过程带来的固有
损耗；而插入损耗那么表示的是各个输出端口的输出功率状况,不仅有固有损耗的因素，而且
也有分光比的影响。

分光比：
耦合比：
隔离度：
X型光耦合器由输入端1输入的光功率P1应从输出端3和输出端4输出，输入端2理论上
应无光功率输出。

但实际上输入端2还是有少量光功率输出〔 P2〕，其大小就表示了1、2
两个端口的隔离程度。

我们器材的参数：
Insertionloss〔port1toport2〕/〔port1toport3〕Min.ExtinctionRatio〔port1toport2〕/〔port1toport3〕=26/23输出端口有疑问，需核实
光隔离器
作用：在光通路中防止光反射回光源，只允许光信号单向传输。

组成与原理：
特性参数：
插入损耗：
隔离度：
光环形器
光环行器除了有多个端口外，其工作原理与隔离器类似。

在三端口环行器中，端口1输入的光信号在端口2输出，端口
2输入的光信号在端口3输出，端口3输入的光信号在端口1输出。

光衰减器
作用：对光能量进行预期的衰减，使光能量减少。

分类〔按工作原理〕：合器型光衰减器、位移型光衰减器和衰减片型光衰减器
衰减片型光衰减器是直接将具有吸收特性的衰减片，固定在光纤的端面上或光传输通路中，到达衰减信号的目的，可制成固定光衰减器也可制成可变光衰减器。

光开关
作用：转换光路，实现光交换
端口分类：根据输入和输出端口数不同，光开关可分为1×1，1×2，1×N，2×2，M
×N等多种。

机械式光开关：
利用机械装置驱动光学元件实现光路转换。

插入损耗小，隔离度高，串扰小，技术成熟；
开关速度慢，开关尺寸较大，不易集成。

非机械式光开关
开关速度快，体积小，便于光集成；插入损耗大，隔离度低，串扰大。

电光开关：利用材料的电光效应原理制成的。

热光开关：利用材料的电光效应原理制成的。

声光开关：利用材料的声光效应原理制成的。

磁光开关：利用材料的磁光效应原理制成的。

特性参数：插入损耗、回波损耗、隔离度、开关时间等。

光波分复用器
作用：对光波波长进行别离和合成，能将多个光载波进行合波或分波，使光纤通信的容量成倍增加。

波分复用器包括复用器〔光合波器〕和解复用器〔光分波器〕。

传输原理：
当器件作解复用器时，注入到入射端〔单端口〕的各种光波信号，分别按波长传输到对应的出射端〔N个端口之一〕，对于不同的工作波长其输出端口是不同的。

在给定的工作波
长的光信号从输入单端口传输到对应的输出端口时，器件具有最低的插入损耗；而其他输出端口对该输入光信号具有理想的隔离。

在器件用作复用器时，其作用同上述情况相反。

波分复用器的分类：角色散型、介质膜干预型、光纤耦合型和集成光波导型。

性能参数：复用中心波长、信道通信带宽、插入损耗、回波损耗、隔离度、最大光功率、温度稳定性等。

偏振光分束器
PBS〔polarizationbeamsplitter〕偏振分光棱镜
偏振分光棱镜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光。

其中P偏光完全通过，而S偏
光以45度角被反射，出射方向与P光成90度角。

不像吸收型偏振片〔absorptivepolarizers〕，PBS并不吸收和浪费拒绝的偏振态，所以更适合高能光束。

在我们的实验中，单模口为port1，V轴口为port2，H轴口为port3.
法拉第旋转器AFaradayrotatorisanopticaldevicethatrotatesthepolarizationoflightduetotheFaradayeffect,whichinturnisbasedonamagneto-opticeffect.
法拉第旋转器通过法拉第效应来旋转光的偏振态。

TheFaradayrotatorworksbecauseonepolarizationoftheinputlightisinferromagneticresonancewiththematerialwhichcausesitsp hasevelocitytobehigherthantheother. Theplaneoflinearlypolarizedlightisrotatedwhenamagneticfieldisappliedparalleltothepropagationdirection.
Theempiricalangleofrotationisgivenby:旋转角公式：
β=VBd
Whereβistheangleofrotation(inradians).
Bisthemagneticfluxdensityinthedirectionofpropagation(inteslas).磁感应强度
disthelengthofthepath(inmetres)wherethelightandmagneticfieldinteract.光磁相互作用的长度
ThenVistheVerdetconstantforthematerial.材料性质
光波长转换器
作用：光信号从一个波长转换为另一个波长。

按波长变换原理分类：
光电再生型、增益饱和型、相位调制型和四波混频型
使用光纤无源器件时的考前须知：
1〕每个光纤部件插头都带有保护套，使用时拔下保护套，并保存好，使用结束时重新套上。

2〕光纤部件属于易损、娇贵部件，应轻拿轻放，防止使用蛮力径向用劲拽拉光纤，造
成光纤芯线折断。

各部件之间连接时须仔细对准定位销位置，并注意接头的旋紧方向。

3〕平时使用时，注意保持光纤插头前端纤芯外表的清洁，防止碰撞、摩擦，如发现有
污物时，可用软缎或棉签蘸无水乙醇轻轻擦拭干净。