光纤耦合器
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(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
2×2 的光纤耦合器
P P1
P2
0
1 2
熔锥光纤型波分复用器结构和特性
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。
光纤连接器由三个部分组成的：两个配合插头和 一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管 起对准套管的作用。如图10.1所示。
图10.1 光纤活动连接器基本结构
1. 光纤连接器的结构
光纤连接器基本上是采用某种机械和光 学结构，使两根光纤的纤芯对准，保证 90%以上的光能够通过，目前有代表性 并且正在使用的光纤连接器主要有五种 结构。
(1) 套管结构
套管结构的连接器由插针和套筒组成。
(2) 双锥结构
双锥结构连接器是利用锥面定位。
(3) V形槽结构
V形槽结构的光纤连接器是将两个插针放 入V形槽基座中，再用盖板将插针压紧， 利用对准原理使纤芯对准，(如图10.3所 示)。
图10.3 V形槽结构
源自文库
(4) 球面定心结构
球面定心结构由两部分组成，一部分是装有精 密钢球的基座，另一部分是装有圆锥面(相当于 车灯的反光镜)的插针。
10.1.2 光纤连接器特性
评价一个连接器的主要指标有4个，即插入 损耗、回波损耗、重复性和互换性。
1. 插入损耗
插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接 器之后，其输出光功率相对输入光功率的比 率的分贝数，表达式为：
Ac＝-10lgP1/P0(dB)
式中：Ac为连接器插入损耗；P0为输入 端的光功率；P1为输出端的光功率。
• DWDM：光传输的划时代的革命
TX
TX
TX TX
TX TX TX
D
120 km
W
D
M
EDFA
TX
120 km
120 km
EDFA
D W D M
TX TX TX TX TX TX
TX TX
1、光纤型
输入光
光纤a
1
光强度
2
输出光
1
5
9
4
光纤b
3
2
6
10
(a)
3
7
11
4
8
12
(c) (b)
图 10.8光纤型耦合器
10.2 光纤耦合器
光耦合器是将光信号进行分路或合路、插入、分
配的一种器件。
P1/N P1/N
耦合器的每个输入端的 光功率被分配到所有输 出端口
P1/N
N×N
1×N
10.2.1 光纤耦合器的分类和应用
制作光耦合器可以有多种方法，大致可分 为光纤型、微器件型、波导型等。
光纤耦合器
波导耦合器
SiO2
(5) 透镜耦合结构
透镜耦合又称远场耦合，它分为球透镜耦合和 自聚焦透镜耦合两种，其结构分别如图10.5、 图10.6所示。
图10.5 球透镜耦合结构 图10.6 自聚焦透镜耦合
连接器的类型——按接头外形分类
FC SC
ST LC
NTT公司开发。其外部加强方式是采 用金属套，紧固方式为螺丝扣
日本NTT公司开发的光纤连接器。 其外壳呈矩形，紧固方式是采用插 拔销闩式，不需旋转，具有安装密 度高的特点。
耦合光功率
光约束在 光纤半径减小
纤芯中传播 V明显减小
部分光在
光输入
纤芯外传播
P0
发生耦合
后向反(散)射光
P3
拉伸时决定
火焰宽度决定
总拉伸长度
耦合光功率P2跟以下参数有关： •拉伸区长度2L+W •拉伸区内逐渐变小的光纤半径r •耦合区中两根光纤的半径差Dr
直通功率
P1
P2
耦合功率
2×2光纤耦合器内的光功率分布
由AT＆T开发出来，是双锥型连接器。 ST 光纤连接器有一个直通和卡口式锁定机构。
由Bell lab开发出来。采用操作方便的模块化插孔闩锁 机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、 FC等所用尺寸的一半，为1.25mm，提高了光配线架中 连接器的密度。目前，在单模光纤方面，LC类型的连 接器实际已经占据了主导地位。
2. 回波损耗
回波损耗又称为后向反射损耗。它是指 光纤连接处，后向反射光对输入光的比 率的分贝数，表达式为：
Ar＝-10lgPR/P0 (dB)
式中：Ar表示回波损耗；P0表示输入光 功率；PR表示后向反射光功率。
3. 重复性和互换性
重复性是指光纤(缆)活动连接器多次插拔 后插入损耗的变化，用dB表示。互换性 是指连接器各部件互换时插入损耗的变 化，也用dB表示。
衬底
耦合器的应用
主要用途：功率分配
PASSIVE SPLITTER
密集波分复用（DWDM）
光纤通信：损耗低、 距离远、容量大 • 增加容量：时分复用、空分复用
TXTXTXTXTXRT13PXR11TP30RR11TP30RR11TP30RR11T3P0RR11TR13P0RP31TR11T0RP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R03P1TR11TR0P30RR11TP30RR11TP30RR11T3P0RR11TR3P0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R03P1TR11TR0P30RR11TP30RR11TP30RR11TP30RR11TR1P30RP31TR11T0RP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R0P31TR11TR0P3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R0P31TR11TR0P3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R01TTR0XTXTXTXTXTX
第十章 常用光无源器件
10.1 光 纤 连 接 器 10.2 光纤耦合器 10.3 光 开 关
10.1 光 纤 连 接 器
10.1.1 光纤连接器的结构与种类
光纤(缆)活动连接器是实现光纤(缆)之间 活动连接的光无源器件，它还具有将光纤 (缆)与其他无源器件、光纤(缆)与系统和仪 表进行活动连接的功能。
假设耦合器无损耗
被驱动光纤与驱动光纤 相位相差90 度
P2 P0 sin 2 z 是耦合系数
P1 P0 P2 P0 1 sin2 z
p0 cos2 z
两根光纤交替成为 驱动光纤
光功率分配的百分比
P2
P2
P1
100%
附加耦合损耗
10
log
P2
2×2 的光纤耦合器
P P1
P2
0
1 2
熔锥光纤型波分复用器结构和特性
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。
光纤连接器由三个部分组成的：两个配合插头和 一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管 起对准套管的作用。如图10.1所示。
图10.1 光纤活动连接器基本结构
1. 光纤连接器的结构
光纤连接器基本上是采用某种机械和光 学结构，使两根光纤的纤芯对准，保证 90%以上的光能够通过，目前有代表性 并且正在使用的光纤连接器主要有五种 结构。
(1) 套管结构
套管结构的连接器由插针和套筒组成。
(2) 双锥结构
双锥结构连接器是利用锥面定位。
(3) V形槽结构
V形槽结构的光纤连接器是将两个插针放 入V形槽基座中，再用盖板将插针压紧， 利用对准原理使纤芯对准，(如图10.3所 示)。
图10.3 V形槽结构
源自文库
(4) 球面定心结构
球面定心结构由两部分组成，一部分是装有精 密钢球的基座，另一部分是装有圆锥面(相当于 车灯的反光镜)的插针。
10.1.2 光纤连接器特性
评价一个连接器的主要指标有4个，即插入 损耗、回波损耗、重复性和互换性。
1. 插入损耗
插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接 器之后，其输出光功率相对输入光功率的比 率的分贝数，表达式为：
Ac＝-10lgP1/P0(dB)
式中：Ac为连接器插入损耗；P0为输入 端的光功率；P1为输出端的光功率。
• DWDM：光传输的划时代的革命
TX
TX
TX TX
TX TX TX
D
120 km
W
D
M
EDFA
TX
120 km
120 km
EDFA
D W D M
TX TX TX TX TX TX
TX TX
1、光纤型
输入光
光纤a
1
光强度
2
输出光
1
5
9
4
光纤b
3
2
6
10
(a)
3
7
11
4
8
12
(c) (b)
图 10.8光纤型耦合器
10.2 光纤耦合器
光耦合器是将光信号进行分路或合路、插入、分
配的一种器件。
P1/N P1/N
耦合器的每个输入端的 光功率被分配到所有输 出端口
P1/N
N×N
1×N
10.2.1 光纤耦合器的分类和应用
制作光耦合器可以有多种方法，大致可分 为光纤型、微器件型、波导型等。
光纤耦合器
波导耦合器
SiO2
(5) 透镜耦合结构
透镜耦合又称远场耦合，它分为球透镜耦合和 自聚焦透镜耦合两种，其结构分别如图10.5、 图10.6所示。
图10.5 球透镜耦合结构 图10.6 自聚焦透镜耦合
连接器的类型——按接头外形分类
FC SC
ST LC
NTT公司开发。其外部加强方式是采 用金属套，紧固方式为螺丝扣
日本NTT公司开发的光纤连接器。 其外壳呈矩形，紧固方式是采用插 拔销闩式，不需旋转，具有安装密 度高的特点。
耦合光功率
光约束在 光纤半径减小
纤芯中传播 V明显减小
部分光在
光输入
纤芯外传播
P0
发生耦合
后向反(散)射光
P3
拉伸时决定
火焰宽度决定
总拉伸长度
耦合光功率P2跟以下参数有关： •拉伸区长度2L+W •拉伸区内逐渐变小的光纤半径r •耦合区中两根光纤的半径差Dr
直通功率
P1
P2
耦合功率
2×2光纤耦合器内的光功率分布
由AT＆T开发出来，是双锥型连接器。 ST 光纤连接器有一个直通和卡口式锁定机构。
由Bell lab开发出来。采用操作方便的模块化插孔闩锁 机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、 FC等所用尺寸的一半，为1.25mm，提高了光配线架中 连接器的密度。目前，在单模光纤方面，LC类型的连 接器实际已经占据了主导地位。
2. 回波损耗
回波损耗又称为后向反射损耗。它是指 光纤连接处，后向反射光对输入光的比 率的分贝数，表达式为：
Ar＝-10lgPR/P0 (dB)
式中：Ar表示回波损耗；P0表示输入光 功率；PR表示后向反射光功率。
3. 重复性和互换性
重复性是指光纤(缆)活动连接器多次插拔 后插入损耗的变化，用dB表示。互换性 是指连接器各部件互换时插入损耗的变 化，也用dB表示。
衬底
耦合器的应用
主要用途：功率分配
PASSIVE SPLITTER
密集波分复用（DWDM）
光纤通信：损耗低、 距离远、容量大 • 增加容量：时分复用、空分复用
TXTXTXTXTXRT13PXR11TP30RR11TP30RR11TP30RR11T3P0RR11TR13P0RP31TR11T0RP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R03P1TR11TR0P30RR11TP30RR11TP30RR11T3P0RR11TR3P0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R03P1TR11TR0P30RR11TP30RR11TP30RR11TP30RR11TR1P30RP31TR11T0RP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R0P31TR11TR0P3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R0P31TR11TR0P3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R01TTR0XTXTXTXTXTX
第十章 常用光无源器件
10.1 光 纤 连 接 器 10.2 光纤耦合器 10.3 光 开 关
10.1 光 纤 连 接 器
10.1.1 光纤连接器的结构与种类
光纤(缆)活动连接器是实现光纤(缆)之间 活动连接的光无源器件，它还具有将光纤 (缆)与其他无源器件、光纤(缆)与系统和仪 表进行活动连接的功能。
假设耦合器无损耗
被驱动光纤与驱动光纤 相位相差90 度
P2 P0 sin 2 z 是耦合系数
P1 P0 P2 P0 1 sin2 z
p0 cos2 z
两根光纤交替成为 驱动光纤
光功率分配的百分比
P2
P2
P1
100%
附加耦合损耗
10
log
P2