第三章光纤通信器件

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第3章光纤通信器件-PPT精品文档

2L g q
28
3.1.3 半导体激光器的结构、工作原理及工作特性
• 半导体激光器是有阈值的器件，它和发光二极管（LED • 光纤通信对半导体发光器件的基本要求有下列几点。（1）光源的发光波长应符合目前光纤的三个低损耗窗口, 即短波长波段的0.85μm、长波长波段的1.31μm与 1.55μm。（2）能长时间连续工作，并能提供足够的光输出功率。（3 （4）光源的谱线宽度窄。（5
17
1．粒子数反转分布与光放大之间的关系
• • 要想物质能够产生光的放大，就必须使受激辐射作用大于受激吸收作用，也就是必须使N2>N1。 • 这种粒子数一反常态的分布，称为粒子数反转分布。 • 粒子数反转分布状态是使物质产生光放大的必要条件。 • 将处于粒子数反转分布状态的物质称为增益物质或激活物质。
55
3.1.5 量子阱半导体激光器
• 图3-22 量子阱半导体激光器
56
3.2 半导体光电检测器
• 光电检测器是光纤通信系统中接收端机中的第一个部件，由光纤传输来的光信号通过它转换为电信号。它是利用材料的光电效应实现光电
• 目前在光纤通信系统中，常用的半导体光电检测器有两种，一种是PIN光电二极管，另一种是 APD雪崩光电二极管。
50
3.1.4 分布反馈半导体激光器
• 图3-20 分布反馈半导体激光器结构示意图
51
3.1.4 分布反馈半导体激光器
1．DFB • 在普通的半导体激光器中，利用在激活物质两端的反射镜来实现光反馈。而在DFB激光器中，
52
3.1.4 分布反馈半导体激光器
2． DBR激光器 • DBR激光器是将光栅刻在有源区的外面。 • 它相当于在有源区的一侧或两侧加了一段分布式布拉格反射器，起着衍射光栅的作用，因此可以将它看成

第三章光纤通信系统

(4) 带状式光缆。
它是将4～12根光纤芯线排列成行, 构成带状光纤单元, 再将多个带状单元按一定方式排列成缆, 如图3-7(d)所示。
第三章光纤通信系统
光纤加强件加强件光纤
(a) 光纤塑料骨架隔热层
(b)
加强件护套
综合护套 (c)
带状光纤 (d)
图 3-7 光缆的基本结构 (a) 层绞式; (b) 单位式; (c) 骨架式; (d) 带状
第三章光纤通信系统 (1) 层绞式光缆。这种光缆机械性能好, 具备优异的抗机械损伤能力, 特别适用于架空敷设方式，如图3-7(a)所示。
(2) 单位式光缆。
它是将几根至十几根光缆芯线集合成一个单位, 再由数个单位以强度元件为中心绞合成缆, 如图3-7(b)所示。
(3) 骨架式光缆。
在铝带与阻水带之间放置撕裂绳以便于护套开剥，如图3-7(c) 所示。
(2) 光输出功率自动控制电路 (APC, Automatic
Power Control)。 (3) ATC(自动温度控制电路)。 (4) 光监测。
第三章光纤通信系统 4.光发射机的指标 (1) 有合适的输出光功率。
(2) 较好的消光比Ext。
(3) 调制特性要好。 3.3.2 光接收机光接收机的作用是接收经光纤传输衰减后的十分微弱的光信号, 从中检测出传送的信息, 放大到足够大后,
第三章光纤通信系统
3.3 光端机的组成
3.3.1 光发射机光发射机的作用是将电信号变成光信号, 然后送入光纤中传输出去。光发射机主要由光源、光源驱动与调制以及信道编码电路三部分组成, 如图3-10所示。
第三章光纤通信系统
AJC

光纤通信原理第三章3 光接收机灵敏度

v0 :"0" 码时输出电压的均值; v1 :"1" 码时输出电压的均值; D : 判决电平; f 0 ( x) :"0" 码时输出电压的概率密度 f1 ( x) :"1" 码时输出电压的概率密度
“0”码误判为“1”码的概率：
E01 =
“1”码误判为“0”码的概率：
E10 =
总误码率 BER
BER = P(0)E01 + P(1)E10
BER = P(0)E01 + P(1)E10
一般线路编码：P(0)=P(1) 则：
1 BER = ( E01 + E10 )
2
3.判决电平与灵敏度的计算
为使误码率最小
E01 = E10
D - V0 = V1 - D = Q
0
1
BER =
误码率和Q的对应关系
灵敏度的计算：
1. 从要求达到的误码率→Q值；
2. 计算出 0 和 1 → V0和V1;
3. 由光电检测器的响应度和放大器的传递函数求出输入端“1”和“0”码时接收光功率；
4. 求出平均光功率。
P(0)和P(1)分别表示码流中“０”码和“１”码出现的概
放大器的噪声是高斯分布的白噪声；光电变换是泊松分布的随机过程；雪崩倍增过程则是一个非常复杂的随机过程。
1.高斯近似假设
放大器的噪声是概率密度函数为高斯函数的白噪声
f ( x) =
v : 均值;
2: 放大器输出端的总噪声功率
2 =
2
Vna
简化计算： PIN 和APD近似为高斯分布
的随机过程
放大器噪声与检测器噪声之和的概率密度函数仍为高斯函数

《光纤通信技术》课程大纲

《光纤通信技术》课程大纲《光纤通信技术》课程大纲课程名称：光纤通信技术课程类别：核心课学分：4学分适用专业：通信工程专业、计算机应用专业先修课程：数字通信原理、数据通信原理一、课程的教学目的《光纤通信技术》是信息与通信工程学科一门重要的专业课程。

课程定位为需要学习通信工程、计算机通信技术等专业，从事信息通信、计算机、网络等相关行业的学员。

光纤通信系统具有低的传输损耗和宽的传输频带的特点，成为高速数据业务的理想传输通道。

课程以光纤的导光原理和激光器的发光原理为基础内容，同时涵盖了各种实用光网络技术。

课程以提高学生基本技能素质与新技术、新手段的应用能力为目标，培养能满足光纤网络工程的规划建设、系统调测、电信核心网络和接入网络的工程等需要的应用型人才。

为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。

鉴于本课程是实践性很强的专业课程，其教学内容既包括理论学习内容，又涵盖与之相关的实践实验活动内容，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。

二、相关课程的衔接学习本课程需要先修《数字通信原理》、《数据通信原理》等专业基础课程以及《现代交换技术》、《宽带接入技术》等相关课程；后续课程包括《光网络》、《多媒体通信》等。

三、教学的基本要求要求掌握《光纤通信技术》的基本概念、工作原理，了解相关扩展知识。

熟练进行光纤通信技术的工程分析及工程计算。

熟悉实验原理及内容，能够利用所学基本知识完成简单电路的分析和设计。

四、课程教学方法下载教学内容导学、详解、实时辅导、教案、综合练习题等资料。

为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。

本课程含有实验，使本课程更多地与实践接轨，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。

五、课程考核方式本学期将安排4次阶段作业。

每次作业计10分，共计40分。

作业类型为客观题，可重复提交，直至分数满意为止。

考试：本课程的考试采用开卷的形式，由于本课程的计算量较大，建议学生熟练使用计算器。

光纤通信系统

本章对光的性质、光在光纤中的传输和光纤通信的特点等加以介绍．
第一节光纤通信的发展概况
光波的波长在微米级,频率为10＾14 HZ数量级．由电磁波谱中可以看出,紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴．
目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内,即波长为0．8～1．8um．可分为短波长和长波长波段,短波段是指波长为0．85um,长波长段是指 1．31um和1．55um,这是目前所采用的三个通信窗口．
一．对光源的要求是：寿命长；有足够的
输出光功率；电光转换效率应不低于当前
半导体电子器件的转换率约10﹪；发射波长
必须在低损耗传输窗口附近；发光面积和
光束的发散角要小,谱线宽度要狭窄．
二、目前广泛使用的光源有半导体发光二极管和半导体激光器,半导体光源有如下特点：
1、体积小,发光面积可以与光纤相比较,从而有较高的耦合效率；
分路耦合不方便
第三节光纤通信的基本组成
光纤通信是以光波做载波,以光缆作为
传输的通信系统．目前实用的光纤通信系
统,普遍采用的是数字编码、强度调制—直
接检波通信系统．它由常规的电端机、光
端机、光中继器及光缆传输线路组成,如图
2—2所示．该系统分为三大部分：光发送、
光传输和光接收,光发送完成电光转换任务,
2、光纤数字系统,它是用PCM数字电信号直接对光源进行强度调
制的系统．其通信距离长,传输质量高,是被广为采用的系统．
四、按传输的速率分类 1、低速光纤通信系统,一般传输信号为2Mbit/s或
8MBit/s． 2、高速光纤通信系统,它的传输信号速率为
34Mbit/s,140Mbit/s,以上的系统,有时把速率等于和高于 140Mbit/s的系统才称为高速光纤通信系统．五、按应用范围分类 1、公用光纤通信系统,邮电部门应用的光纤系统称为公用光纤通信系统．它包括光纤市话中继通信系统,光纤长途通信系统,光纤用户环路系统． 2、专用光纤通信系统,指邮电部门以外的各部门应用的光纤通信系统,例如电力、铁路、石油、广播电视,交通,军事等的应用都称为专用光纤通信系统．

光纤通信第三章3-接收机灵敏度

境因素，并采取适当的措施来确保系统的可靠性和稳定性。
系统升级与维护
兼容性
当考虑升级光纤通信系统时，必须确保新接收机与现有系统的其他部分兼容。这包括与发送器、中继器和网络的兼容性。不兼容的设备可能导致信号质量下降、通信中断或其他不可预测的行为。
维护和修理
在光纤通信系统的运营期间，接收机可能需要定期维护和修理。这可能涉及清洁光学元件、检查连接器和电缆、以及更换损坏的组件等任务。为了确保系统的可靠性和稳定性，必须采取适当的维护措施并快速修理任何
光纤通信第三章接收机灵敏度
目
CONTENCT
录
• 接收机灵敏度的定义 • 接收机灵敏度与系统性能的关系 • 提高接收机灵敏度的方法 • 接收机灵敏度与其他参数的关系 • 实际应用中的考虑因素
01
接收机灵敏度的定义
定义
接收机灵敏度是指接收机在特定噪声背景下，能够检测到的最小信号功率。它反映了接收机对微弱信号的检测能力。
影响因素
01
02
03
04
噪声水平
接收机的内部噪声和外部噪声都会影响其灵敏度。内部噪声主要由电子器件的热噪声和散粒噪声引起，外部噪声则包括环境噪声和邻近信道的干扰噪声。
动态范围
动态范围是指接收机在保证一定性能指标下，能够接收的最大信号功率与最小信号功率之比。动态范围越大，表示接收机能够在较大的信号变化范围内保持稳定的性能。
100%
噪声来源
主要包括散弹噪声、热噪声和激光器自发辐射噪声等。
80%
信噪比改善
通过降低噪声、提高信号功率或降低系统带宽等方法可以提高信噪比，从而提高接收机灵敏度。
动态范围
动态范围
系统正常工作所需的输入信号功率范围，即最大可承受的信号功率与阈值信号之间的差值。

《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历

《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历第一章：光纤通信概述1.1 光纤通信的定义与发展历程1.2 光纤通信的优点与局限性1.3 光纤通信的应用领域第二章：光纤与光波导2.1 光纤的构造与类型2.2 光纤的传输原理2.3 光波导的类型与特点第三章：光纤通信器件3.1 光源与光发射器3.2 光接收器与光检测器3.3 光纤耦合器与光波分路器3.4 光放大器与光调制器第四章：光纤通信系统4.1 光纤通信系统的组成与工作原理4.2 光纤通信系统的性能评价指标4.3 光纤通信系统的分类与特点第五章：光纤通信技术的发展趋势5.1 高速光纤通信技术5.2 光纤通信网络技术5.3 新型光纤材料与器件5.4 光纤通信在5G及未来通信网络中的应用教学方法：1. 讲授：通过讲解、案例分析等方式，使学生掌握光纤通信的基本原理、技术及其应用。

2. 互动：鼓励学生提问、发表观点，提高课堂氛围，促进学生思考。

3. 实践：组织实验室参观、实践操作等活动，让学生亲身体验光纤通信技术的应用。

4. 讨论：组织小组讨论，培养学生团队合作精神，提高解决问题的能力。

教学评估：1. 平时成绩：考察学生出勤、课堂表现、作业完成情况等。

2. 期中考试：测试学生对光纤通信基本概念、原理和技术掌握程度。

3. 课程设计：要求学生完成一项与光纤通信相关的课程设计，培养实际操作能力。

4. 期末考试：全面考察学生对课程内容的掌握程度。

课程日历：第1周：光纤通信概述第2周：光纤与光波导第3周：光纤通信器件第4周：光纤通信系统第5周：光纤通信技术的发展趋势第六章：光纤通信系统的性能优化6.1 信号衰减与色散管理6.2 光纤非线性效应及其补偿6.3 光信号调制与解调技术第七章：光纤通信网络7.1 光纤通信网络的拓扑结构7.2 波分复用技术（WDM）7.3 光交换技术与光路由器7.4 光纤通信网络的规划与设计第八章：光纤通信技术的应用8.1 光纤通信在数据通信中的应用8.2 光纤通信在电信网络中的应用8.3 光纤传感器与光纤测量技术8.4 光纤医疗成像与治疗技术第九章：光纤通信技术的标准化与协议9.1 光纤通信标准化的意义与过程9.2 主要的光纤通信协议与标准9.3 光纤通信协议的发展趋势第十章：光纤通信技术的未来发展10.1 新型光纤材料与器件的研究10.2 量子光纤通信技术10.3 光纤通信在物联网中的应用10.4 光纤通信在未来通信网络中的挑战与机遇教学方法：6. 结合案例分析，深入探讨光纤通信系统的性能优化技术及其在实际应用中的作用。

《光纤通信》第3章课后习题答案

1．计算一个波长为1m λμ=的光子能量，分别对1MHz 和100MHz 的无线电做同样的计算。

解：波长为1m λμ=的光子能量为834206310// 6.6310 1.991010c m s E hf hc J s J mλ---⨯===⨯⋅⨯=⨯ 对1MHz 和100MHz 的无线电的光子能量分别为346286.6310110 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯346266.631010010 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯2．太阳向地球辐射光波，设其平均波长0.7m λμ=，射到地球外面大气层的光强大约为20.14/I W cm =。

如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。

解：光子数为3484441660.14 6.6310310101010 3.98100.710c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=⨯⨯ 3．如果激光器在0.5m λμ=上工作，输出1W 的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。

解：粒子数为3482161 6.6310310 3.98100.510c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ 4．光与物质间的相互作用过程有哪些？答：受激吸收，受激辐射和自发辐射。

5．什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？答：粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。

处于粒子数反转分布的介质（叫激活介质）可实现光放大。

6．什么是激光器的阈值条件？答：阈值增益为1211ln 2th G L r r α=+其中α是介质的损耗系数，12,r r 分别是谐振腔反射镜的反射系数。

当激光器的增益th G G ≥时，才能有激光放出。

（详细推导请看补充题1、2）7．由表达式/E hc λ=说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽度在长波长中会变得更宽些？证明：由/E hc λ=得到2hc E λλ∆=-∆，于是得到2E hc λλ∆=-∆，可见当E ∆一定时，λ∆与2λ成正比。

光纤通信系统-第三章光源与光发射机

根据能带能量的高低，有导带、禁带和价带之分。
能量低的能带是价带，相对应于原子
最外层电子（价电子）所填充的能带，处在价带的电子被原子束缚，不能参与导电。价带中电子在外界能量作用下，可以克服原子的束缚，被激发到能量更高的导带之中去，成为自由电子，可以参与导电。处在导带底Ec与价带顶Ev之间的能带不能为电子所占据，称为禁带，其能带宽度称为带隙Eg(Eg=Ec-Ev)。
有波长范围线宽：某一纵模中功率等于大于最大功率一
半的所有波长范围边模抑制比(SMSR)：主模功率与最强边模
功率之比 (Side Mode Suppression Ratio)
SMSR 10 lg(P主 / P边 )
半导体激光器的发光谱线较为复杂，会随着工作条件的变化而发生变化。
当注入电流低于阈值电流时，激光器发出的是荧光，光谱较宽；当电流增大到阈值电流时，光谱突然变窄，强度增强，出现激光；当注入电流进一步增大，主模的增益增加，而边模的增益减小，振荡模式减少，最后会出现单纵模。
第三章光源与光发射机
光发射机的作用：将电信号转变成光信号，并有效的把
光信号送入传输光纤。
光发射机=光源+驱动电路+辅助电路
两种半导体光源
发光二极管（LED）：输出非相关光，谱宽宽、入纤功率小、调
制速率低。
适用短距离低速系统
激光二极管(LD): 输出相干光，谱宽窄、入纤功率大、调制
速率高。
受激辐射——高能级电子受到外来光子作用，被迫跃迁到低能级，同时释放出光子，且产生的新光子与外来激励光子同频同方向，为相干光。
受激吸收——低能级电子在外来光子作用下吸收光能量而跃迁到高能级。
图：能级和电子跃迁

光纤通信的基本器件概述

光纤通信的基本器件概述光纤通信系统中的基本器件包括光源、光接收器、光纤传输介质和光纤连接器。

光源是产生光信号的装置，常用的光源包括半导体激光器和 LED。

光接收器是将光信号转换成电信号的装置，常用的光接收器包括光电二极管和光电探测器。

光纤传输介质是用来传输光信号的介质，其主要优点是信号传输损耗小和传输距离远。

光纤连接器是用来连接光纤的装置，其主要作用是使光信号能够顺利地传输到目的地。

除了这些基本器件之外，光纤通信系统还包括光纤放大器、光谱分析仪、光纤调制器、光纤衰减器等辅助器件。

这些器件的作用是增强光信号的强度、分析光信号的特性以及对光信号进行调制和衰减。

总的来说，光纤通信的基本器件是光源、光接收器、光纤传输介质和光纤连接器。

这些器件共同构成了光纤通信系统，为现代通信系统的发展提供了重要支持。

光纤通信作为一种高效、高速、高容量的通信方式，在现代通信领域具有重要地位。

除了基本器件外，光纤通信系统还包括光纤交叉连接、光纤网络监测系统等辅助设备，以构建起完整的光纤通信网络。

以下将详细介绍光纤通信的基本器件及其相关辅助设备。

光源是光纤通信系统中的重要组成部分，用于产生光信号。

在光纤通信系统中，常用的光源有激光器和LED。

激光器由激光二极管构成，其光具有单一波长、高亮度、窄谱线、直射性以及相干性等良好特性。

这使得激光器在光纤通信中受到广泛应用。

相比之下，LED 的光谱相对较宽，其光源亮度较低，但具有制造成本低、使用寿命长等优点，常用于短距离通信和光纤传感。

在光纤通信系统中，光接收器也是至关重要的组件。

光接收器主要用于将光信号转化为电信号。

常用的光接收器包括光电二极管（PD）和光电探测器。

光电二极管用于接收低速光信号，具有快速响应速度、适应高温环境并可以工作在不同波长。

光电探测器则用于接收高速、远距离的光信号，并且其响应速度更快。

光电探测器在长距离、高速率的通信领域得到广泛应用。

光纤传输介质是光纤通信系统中的关键组成部分，用于传输光信号。

光纤通信原理第三章光纤通信技术

图双纤单向WDM传输
(2) 单纤双向传输。双向WDM传输是指光通路在一根光纤上同时向两个不同的方向传输。如图7.8所示，所用波长相互分开，以实现双向全双工的通信。
1 光发射机 1
光接机 1
…
…
n 光发射机 n 1′ 光接收机
复用/解复用器
…
n′ 光接收机
1…n
光纤放大器
n＋1…2n
光接收机 n
在接收端通过光解复用器将不同波长的信号分开，完成多路光信号传输的任务。
反方向通过另一根光纤传输的原理与此相同。
1 光发射机
1
…
复用器
n 光发射机 n
1′ 光接收机 n′ 光接收机
…
解复用器
光纤放大器 1…n
光纤放大器 1…n
解复用器
光接收机
1
…
光接收机 n
复用器
1 光发射机
1′
…
n 光发射机
n′
如果一个区域内所有的光纤传输链路都升级为WDM传输，我们就可以在这些WDM链路的交叉(结点)处设置以波长为单位对光信号进行交叉连接的光交叉连接设备(OXC)，或进行光上下路的光分插复用器(OADM)，则在原来由光纤链路组成的物理层上面就会形成一个新的光层。
在这个光层中，相邻光纤链路中的波长通道可以连接起来，形成一个跨越多个OXC和OADM的光通路，完成端到端的信息传送，并且这种光通路可以根据需要灵活、动态地建立和释放，这就是目前引人注目的、新一代的WDM全光网络。
复用/解复用器 n＋1
光发射机
1′
…
2n 光发射机
n′
图单纤双向WDM传输
双向WDM系统在设计和应用时必须要考虑几个关键的系统因素：

第三章-光无源器件

变换器（Converter）：将某一型号的插头变换成另一型号插头的器件。
裸光纤转接器（Bare Fiber Adaptor ）：将裸光纤与光源、探测器以及各类光仪表进行连接的器件。
光纤（缆）活动连接器：习惯上是指两个连接器插头加一个转换器。
活动连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸连接的器件，活动连接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件，用于：
研磨抛光法
熔融拉锥法：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。
输入臂背向散射臂
熔融拉锥法
4直通臂 3耦合臂
下图可用来定性地表示熔融拉锥型光纤耦合器的工作原理。入射光功率在双锥体结构的耦合区发生功率再分配，一部分光功率从“直通臂”继续传输，另一部分则由“耦合臂”传到另一光路。
ST型插头：由AT&T公司开发，采用带键的卡口式锁紧结构，确保连接时准确对准。
•“Jumper cables” to connect devices and instruments
•“Adapter cables” to connect interfaces using different connector styles
光路旋转轴
光路旋转轴
为了减小反射光，衰减片与光轴可以倾斜放置。
光纤
自聚焦透镜
衰减器
光衰减器的主要技术要求是：高的衰减精度
好的衰减重复性
低的原始插损
一．光纤定向耦合器 ——简称光纤耦合器
光纤光耦合器的功能：
把一个输入的光信号功率分配给多个输出，或把多个输入的光信号功率组合成一个输出。这种光耦合器与波长无关。

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(problem at high bit rates over long distances)
• Standard single-mode fiber:
– 1300 nm window 第h三a章s光纤lo通w信器e件st CD
光网络器件
• 光耦合透镜（自聚焦透镜、玻璃球透镜） • 光连接器与光耦合器 • 光隔离器与光环行器 • 光滤波与光波分复用器件 • 光起偏器与偏振控制器 • 光波长转换与光波长路由器件 • 光调制解调器（Optical Modem） • 光衰减器与光延时器件 • 光开关与光交叉连接器件 • 微光电机械芯片第三章光纤通信器件
• Components usually end up connected to a fibre for transmission. （器件与光纤相连便于传输）
第三章光纤通信器件
微光学器件(Microoptics)
• 器件由传统的光学元件，如透镜、棱镜、衍射光栅等，装配而成
• 尺寸小，精度高 • 装配难度高，机械程度低 • 较昂贵
网络：Networks 系统：Systems 模块：Modules 器件：Devices 元件：Component• 微光学（Microoptics) technology • 平面波导（Planar waveguide）技术 • 微光电机械(Micro-Optic-Electronic-
第三章光纤通信器件
光电变换器件
• F-P腔激光二极管(LD) • 分布反馈布拉格激光器(DFB) • 分布布拉格反射激光器(DBR) • 外腔激光器与Q开关激光器 • 发光二极管(LED) • 光纤激光器(OFL) • 垂直腔表面发射激光器(VCSEL)
• 多波长光源与波长可调谐激光器
• 光电探测器(PD、PIN、APD)
第三章光纤通信器件
平面波导技术
• 采用半导体芯片制造技术，由硅或其它半导体材料在平板上所形成的器件（Devices are constructed on the surface of a flat piece of material such as silica or semiconductor crystal using the techniques of semiconductor chip manufacturing)
第三章光纤通信器件
光调制器件
• 幅度调制
– 机械调制 – 电光调制 – 直接调制 – 电吸收光调制(EA)
• 相位调制 • 偏振调制 • 光电集成芯片(OEIC) • 光子集成芯片(PIC)
第三章光纤通信器件
光放大器件
• 掺铒光纤放大(EDFA) • 掺镨光纤放大(PDFA) • 掺钕光纤放大(NDFA) • 分布式光纤放大
第三章光纤通信器件
光器件与电器件的类比
电线电阻二极管放大器滤波器电接插件开关
光纤光衰减器光隔离器光放大器光滤波器光连接器光开关
调制器
光调制器
三通（多通）光耦合器
混频器
光波分复用器
频率转换器光波长转换器
电载波
光载波
探头
光探测器
集成电路
集成光路
第三章光纤通信器件
光器件的应用
光放大 DWDM 光色散补偿光隔离器光环行器
光波长转换
OADM DWDM 光隔离器光环行器
光开关
多波长光源
DWDM 光调制器光隔离器光耦合器光波长转换
第三章光纤通信器件
可调谐滤波
DWDM OXC 光耦合器光调制解调
光器件的分类
• 光电变换器件 • 光开关与调制器件 • 光放大器件 • 光色散补偿器件 • 光网络器件
第三章光纤通信器件
第三章光纤通信器件
光器件：光通信网络的基础
关键技术： SDH
AT M
TDM
W DM
TDM
W DM
传
交
接
用
输
换
入
户
网
网
网
网
支撑基础：
光有源器件
光无源器件
第三章光纤通信器件
光有源器件
定义：需要外加能源驱动工作的光电子器件 –半导体光源(LD,LED,DFB,QW,SQW,VCSEL) –半导体光探测器(PD,PIN,APD） –光纤激光器（OFL:单波长、多波长） –光放大器(SOA,EDFA) –光波长转换器(XGM,XPM,FWM) –光调制器（EA） –光开关/路由器
第三章光纤通信器件
光源和光接收器/Light-emitting Diode (LED)
• 原理：半导体PN结发光（自发辐射光）
• 光谱：宽带光谱
– 喇曼光纤放大(SRFA) – 布里渊光纤放大(SBFA) • 半导体光放大(SOA)
第三章光纤通信器件
光色散补偿器件
• 色散控制
– 色散位移单模光纤 – 非零色散位移单模光纤 – 大有效截面单模光纤 – 色散平坦单模光纤
• 色散补偿
– 色散补偿光纤模块 – SOA色散补偿 – 光纤光栅色散补偿
第三章光纤通信器件
光无源器件
定义：不需要外加能源驱动工作的光电子器件 –光纤连接器（固定、活动,FC/PC,FC/APC） –光纤定向耦合器/分支器 –光分插复用器（OADM) –光波分/密集波分复用器（WDM/DWDM) –光衰减器（固定、连续） –光滤波器（带通、带阻） –光纤隔离器与环行器（偏振有关、无关） –光偏振态控制器、光纤延迟线、光纤光栅
Mechanic）技术
第三章光纤通信器件
光纤技术（Fibre Technology）
• Fibre is not only a transmission medium. （光纤不仅仅是传输媒体）
• Many devices such as amplifiers and filters can be made from fibre. （许多器件是由光纤制成，如光纤放大器、滤波器等）
• 色散管理
第三章光纤通信器件
光色散补偿器件
色散补偿说明：
• Different wavelengths travel at slightly different speeds
(this effect is called “Chromatic Dispersion”)
• Chromatic dispersion causes pulse broadening