第讲无源光器件
光无源器件介绍范文
光无源器件介绍范文光无源器件是指无需外界能源输入即可以产生、控制、处理或传输光信号的器件。
它们在光通信、光传感、光储存、激光装置等领域具有重要应用价值。
本文将详细介绍几种常见的光无源器件,包括光纤、光栅、偏振器件、光耦合器件和光探测器等。
首先,光纤是一种常见的光无源传输介质。
它具有优异的光学特性,可以实现长距离、高速、低损耗的光信号传输。
光纤通信系统中的核心部件就是光纤。
光纤根据其结构可以分为多模光纤和单模光纤。
多模光纤通常用于短距离通信,而单模光纤适用于长距离通信。
光纤的制作工艺和材料技术的不断进步使得光纤通信系统性能不断提升。
其次,光栅是另一种常见的光无源器件。
光栅是在光介质中周期性变化的折射率结构,可以对入射光进行衍射和反射。
光栅可以用于光谱分析、光信号处理和光波波长选择等应用。
根据光栅的结构可以分为吸收光栅和反射光栅。
吸收光栅通过调整折射率分布来实现频率选择,反射光栅则通过反射光波形成波束宽度调制。
光栅可以实现光信号的分光、滤波和耦合等功能。
再次,偏振器件是用于控制和调整光波偏振状态的器件。
偏振器件根据其工作原理可以分为吸收式偏振器、分束偏振器和光学偏振调制器。
吸收式偏振器通过吸收非期望偏振分量来实现偏振分离。
分束偏振器通过折射率分布的改变实现光波的分离。
光学偏振调制器则通过改变材料的光学特性或施加电场来调制光的偏振状态。
其次,光耦合器件用于实现不同光波的耦合和分离。
光耦合器按照其结构和工作原理可分为分离型光耦合器和集成型光耦合器。
分离型光耦合器通过光波的反射和折射实现光波的耦合。
集成型光耦合器则通过光导波结构的耦合来实现不同波长光波的耦合和分离。
光耦合器为光通信和光传感等系统提供了重要的互连和耦合功能。
最后,光探测器是一种用于接收光信号并转换为电信号的器件。
根据工作原理,光探测器可分为光电二极管、光电导探测器和光电子倍增器等。
光电二极管是最常见的光探测器,它利用内建电场将吸收的光电子转化为电流。
光波系统的无源器件课件完整版
4.2.1 光纤连接器分类
裸光纤转接器:将裸光纤与光源、探测 器以及各类光仪器进行连接旳器件,称 为裸光纤转接器。裸光纤与裸光纤转接 器使用时可互相连接;用完后,可以将 裸光纤抽出它用。因此彼此是可以结合 和分离旳。
4.2.1 光纤连接器分类
光纤连接器按传播媒介旳不一样可分为单模光 纤连接器和多模光纤连接器;按构造类型旳不 一样可分为FC、SC、ST、MU、LC、MT等多种型 式;按连接器旳插针端面接触方式可分为FC、 PC(UPC)和APC;尚有按光纤芯数旳多少分, 有单芯光纤连接器和多芯光纤连接器。不管何 种连接器,都必须具有损耗低、体积小、重量 轻、可靠性高、便于操作、反复性和互换性好 以及价格低廉等长处。
光纤 插针 套筒
插针 光纤 锥体插针 双锥套筒
锥体插针
(a)
(b)
图5-1 对接耦合式光纤连接器内部结构 ( a )套管结构 ( b ) 双锥结构
(2)SC(矩形)光纤连接器
是一种直接插拔耦合式连接器,不用旋转,可 自锁和启动,为非螺旋卡口型。它旳外壳是矩 形构造,采用模塑工艺制作,用增强旳PBT旳 内注模玻璃制造。插针套管是氧化锆整体型, 将其端面研磨成凸球面。插针体尾入口是锥形 旳,以便光纤插入到套管内。SC矩形光纤连接 器可以是单纤连接器也可以是多纤连接器,单 纤外形构造图参见图和图所示。该器件特点是 不需要螺纹连接,直接插拔,操作空间小,非 常适合于密集安装状态下使用,如光纤配线架, 光端机,以及局域网、顾客网等。按其插针端 面形状也分为平面接触SC、球面接触旳SC/PC 和斜球面接触旳SC/式对光纤连接性能影响很大。由于存在
公差,平面型接触旳两端面会有空隙,因玻璃纤维和空气折射率旳不一样而 引起多次反射,这种反射称为菲涅尔(Fresnel)反射。菲涅尔反射既增长损 耗,并且反射回波将使光源输出不稳定,导致光脉冲波形畸变,增长误码率。
第一章 光无源器件
第一章 光纤活动连接器
光波在两介质交界面的反射和折射 光波属于电磁波的范畴,在均匀介质中传输时,其轨迹是一条直线,当光 射线射到两种介质交界面时,将发生反射和折射。
第一章 光纤活动连接器
由电磁场理论知道,反射和折射的基本规律可由菲涅尔公式来表示。
θ1=θ1′ n1sinθ1=n2sinθ2
第一章 光纤活动连接器
α (λ )= −
P 10 log i (dB/km) L P0
P0 为输入光纤的光功率, Pi 为光纤的输出光功率。
α 的物理意义:表示光纤单位长度上光功率的变化,它影响光纤传光距 离的远近,所以愈小愈好。
第一章 光纤活动连接器
峰值强度(光功率)为I0的光脉冲从左端注入光纤纤芯,光沿着光线传播 时,其强度按指数规律递减,即
1
光通信的发展史
1. 2. 人类早期的长途通信手段——烽火台报警通信,就是光通信。 1837年美国人莫尔斯发明的电报,标志着人类进入了电通信时 代。 3. 现代光通信技术的产生和发展 。 1881年贝尔研制的第一个光电话。 1958年第一台激光器问世,1970年美国贝尔实验室研制成功在 室温下可以连续工作的半导体激光器,为光通信提供了实用化的 光源。 1966年华裔科学家高锟在他的著名论文中解决了石英光纤损耗 的理论问题,提出了研制低损耗光纤的可能性。1970年美国康 宁公司研制成功第一根低损耗光纤,从此阻碍光通信发展的两大 困难相继得以解决。 70年代以后,光纤通信技术成为主流技术,开始以异乎寻常的速 度发展,人类进入了光通信时代。
第一章 光纤活动连接器
1.1节 节 基本原理和结构
1.1.1 光纤的结构和参数 1.1.2 连接器的重要指标 1.1.3 影响插入损耗的各种因素 1.1.4 改进回波损耗的方法 1.1.5 光纤活动连接器的基本结构
光通信:第04章常用光无源器
光隔离器的应用场景
光隔离器是一种用于防止光信 号反方向传输的无源器件,主 要用于光纤放大器和激光雷达 等光通信系统。
在光纤放大器中,光隔离器可 以防止反向传输的光信号对放 大器的工作产生干扰,提高系 统的稳定性。
在激光雷达中,光隔离器可以 防止反向传输的光信号对激光 源的工作产生干扰,提高系统 的测量精度。
光通信第04章常用光无源器
contents
目录
• 光无源器件概述 • 常用光无源器件 • 光无源器件的工作原理 • 光无源器件的应用场景 • 光无源器件的挑战与解决方案
01 光无源器件概述
定义与分类
定义
光无源器件是指那些在光通信网络中 ,不需要外部电源直接驱动,只起到 传输、控制或变换光信号作用的器件 。
光衰减器的工作原理
光衰减器是一种用于降低光信号 强度的器件,它可以通过吸收或 散射等方式将光信号能量损耗掉
一部分。
光衰减器通常由光学玻璃、陶瓷 等材料制成,其结构可分为均匀
损耗和渐变损耗两种类型。
光衰减器在光通信系统中主要用 于调整光信号的功率、测试光路 的损耗以及保护光接收器件等。
光分路器的工作原理
光环形器的应用场景
光环形器是一种用于实现光信 号环形传输的无源器件,主要 用于光纤传感和激光雷达等光
通信系统。
在光纤传感中,光环形器可 以将多个传感光纤环形连接 在一起,实现多点同时测量
和数据采集。
在激光雷达中,光环形器可以 将多路激光信号环形连接在一 起,实现多目标同时测量的功
能。
05 光无源器件的挑战与解决 方案
应用
WDM系统等领域。
03 光无源器件的工作原理
光纤连接器的工作原理
光纤连接器是用于连接两根光纤的器件,通过精确对准光纤的纤芯和包层,实现光 信号的传输。
第四章无源光器件分析ppt课件
光纤连接器 fiber optic connector 又称光纤活动连接器,俗称活动接头,用
于设备与光纤之间的连接。 光纤连接器的作用是将需要连接起来的单
根或多根光纤芯线的断面对准、贴紧,并能多 次使用。
光纤连接器在工艺上应满足的条件: 1)连接损耗要小于 0.5dB; 2)装、拆方便,重复性好; 3)体积小,成本低等。 光纤连接器轴心偏离、有夹角会引起大的损耗。
如下图所示,可分为棱镜型,多层电介质 干涉膜(干涉膜滤波器)型以及衍射光栅型等 几种类型。
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在整堂课的教学中,刘教师总是让学 生带着 问题来 学习, 而问题 的设置 具有一 定ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ梯 度,由 浅入深 ,所提 出的问 题也很 明确
光合波器和光分波器的类型
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在整堂课的教学中,刘教师总是让学 生带着 问题来 学习, 而问题 的设置 具有一 定的梯 度,由 浅入深 ,所提 出的问 题也很 明确
它们在系统中各起着光学连接、光功率分 配、光波分复用、光信道切换及光信息的衰减、 隔离和调制等。由此看来,无源光器件在光纤通 信系统中起着重要的作用。本讲仅介绍几种常用 的无源光器件的原理及性能。
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在整堂课的教学中,刘教师总是让学 生带着 问题来 学习, 而问题 的设置 具有一 定的梯 度,由 浅入深 ,所提 出的问 题也很 明确
使用连接器进行光纤接续,由于菲涅耳反射等原因,对信 号产生不良影响。为了防止菲涅耳反射,设法把反射光的入射 角余角调整到大于临界角余角,使反射光进入包层并最终泄漏 出去。为此把连接器的管芯端面按8°进行倾斜研磨,就可以 实现。另外一种方法就是去掉连接之间的间隙。为此使管芯端 面间处于紧贴而不留一丝隙缝。通常把这种连接器叫做 PC (Physical Contact) 型连接器。 实际使用的PC型连接器如图所 示,把套管端面研磨成球面。 PC接续的反射很小,它的反射 损耗可达25dB以上。如果经 过精密加工研磨,就可将反射 损耗指标提高到40dB以上。
《光无源器件》课件
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目录 /目录
01
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04
光无源器件的 应用场景
02
光无源器件概 述
05
光无源器件的 市场分析
03
光无源器件的 原理与技术
06
光无源器件的 挑战与前景
01 添加章节标题
02 光无源器件概述
性能参数
光功率:表示光无源器件的输出光功率 光损耗:表示光无源器件的损耗程度 光隔离度:表示光无源器件的隔离性能 光稳定性:表示光无源器件的稳定性能
0应用
光纤通信:光无源 器件在光纤通信系 统中的应用广泛, 如光纤耦合器、光 纤分路器等。
光传输系统:光无 源器件在光传输系 统中的应用,如光 放大器、光调制器 等。
定义与分类
光无源器件:指在光通信系统中,不需 要外部电源即可工作的器件
分类:根据功能不同,可以分为光分路 器、光隔离器、光耦合器等
光分路器:用于将光信号分成多路,实 现光信号的分配和复用
光隔离器:用于防止光信号的反射和回 波,保证光信号的传输质量
光耦合器:用于将光信号从一个光纤传 输到另一个光纤,实现光信号的耦合和 分离
市场需求:光无源器件的市场需求尚未完全打开,需要加大市场推广力度 政策支持:政府对光无源器件产业的政策支持力度有待加强,需要争取更 多的政策支持
技术创新与突破方向
提高光无源器件的性能和稳定 性
降低光无源器件的成本和功耗
开发新型光无源器件,如光子 晶体、光子集成电路等
研究光无源器件在5G、物联网、 人工智能等领域的应用
添加标题
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第4章 无源光器件
(4.1)
第4章 无源光器件
其中, C为耦合系数, L为耦合区的长度。 由于 实际的器件不可能无损耗, 因而功率传输矩阵函数为
T
a11 a21
a12
a22
(4.2)
且满足
a11+a12<1, a21+a22<1 其中, a11、 a12和a21、 a22分别为输入端口1和2到 输出端口1和2的功率传输因子。
第4章 无源光器件
倾斜错位有时称为角错位。 若角错位小于2°, 则 耦合损耗不会超过0.5 dB。 截面不平整。 光纤连接的 两个截面必须经过高精度抛光和正面粘合。 如果截面 与垂直面的夹角小于3°, 则耦合损耗不会超过0.5 dB。
第4章 无源光器件
除了错位连接之外, 任何相连的光纤的几何特性 和波导特性的差异对光纤间的耦合损耗都有大的影响。 这些特性包括纤芯的直径、 纤芯区域的椭圆度、 光纤 的数值孔径、 折射率剖面等。 由于这些参数与生产厂 家相关, 因而使用者不能控制特性的变化。 理论结果 表明, 与折射率剖面、 纤芯区域的椭圆度相比, 纤芯 的直径和数值孔径的差异对连接损耗的影响更大。 图 4.2(a)、 (b)、 (c)给出了由纤芯直径、 数值孔 径和模场直径失配所引起的损耗的示意图。
插入损耗是由制造商以如下的两个数值提供的: 平均值和 最大值。 一般的连接器平均损耗大约为0.25 dB, 这个数值可以 在0.1~1 dB之间浮动。 最大损耗大约为0.5 dB, 变化范围在 0.3~1.5 dB之间。
第4章 无源光器件
2. 回波损耗(简称回损)
对连接器来说, 回波损耗的问题起源于一个简单的矛盾现象: 为了最 小化插入损耗, 需要尽可能地将光纤端面抛光, 而抛光的端面对光的反射 增强, 这样回波损耗就产生了。
光纤通信原理第五章1 无源光器件和WDM技术
每一波长在输入和输出耦合器中受到相移。结果是一个波 长的每一空间分量受到不同的相移,并在输出耦合器中相 互干涉,形成一系列最大光强,它们的方向取决于波长值。
1 .... 5
Input fibre
Constant path difference = between waveguides
P0
P1
P2
P1 = P0 cos2(Kz)
P2 = P0 sin2(Kz)
K是耦合系数,和耦合区的长度、光纤的半 径及光波长有关; z是耦合区长度。
插入损耗:L=10log[P1/(P3+P2)] (dB) 分光比: R=P2/(P3+P2) 耦合系数:K=P3/P1 隔离度: I=10log[(P2+P3)/P4] (dB)
1 2
3
3端口环行器中端口1到端口2的光路
自聚焦透镜
主要作用是准直光束 。 自聚焦透镜是一种圆柱棒状微光学元件, 其折射率分布同自聚焦光纤,直径远大于自 聚焦光纤芯径 。
1、渐变折射率分布材料 2、依靠光线轨迹的弯曲实现光学成像
F-P腔滤波器
由两块平行的高反射率的镜面构成 谐振腔,对特定波长的光波发生谐振而 得到频率选择性。
B = 2neff
neff是纤芯的等效折射率; 是光栅周期 。
λ1—λ16
布拉格光栅
λ1—λ15
λ16
光纤光栅:体积小、插入损耗低、可以与 光纤有良好的匹配。
环形器
λ1—λ15、λ16
FBG
λ1—λ15、λ16
λ16
λ16
光纤光栅的应用
•光纤激光器 •波分复用器 •传感器
第五章 无源光器件优秀课件
nancy
2.光波分复用器
(2
①
复用器的光学特性可以用给定的输入端口 的插入损耗—波长关系曲线表示。
②
解复用的光学特性,可以用输入端到N个输
出端的各信道的波长—插入损耗关系曲线 来表达
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nancy
2.光波分复用器
图3-46 复用器插入损耗—波长关系曲线
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nancy
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nancy
1.光波分复用系统的结构与工作原理
图3-44 单纤双向结构WDM传输系统
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nancy
2.光波分复用器
(1 器件的各端口可以作为输入端口,也可以
作为输出端口。
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nancy
2.光波分复用器
图3-45 WDM光传输原理图
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nancy
连接器和接头
光连接器的功能是将两根光纤连接起来 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。
影响光连接器的插入损耗的因素 : 被连接的两根光纤是否匹配 安装的精度
1.光定向耦合器的结构
光定向耦合器按其结构不同可分为棱镜式 和光纤式两类。
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nancy
1.光定向耦合器的结构
图3-35 棱镜式和光纤式定向耦合器
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nancy
2.光纤式定向耦合器的参数
(1)隔离度A。
A 1 、4 10
lg
P4 P1
(2)插入损耗L。
L 10 lg P 2 P 3
第4讲无源光器件
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光合波器和光分波器的类型
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P
P1
P2
1 2
0
1 2
熔锥光纤型波分复用器结构和特性
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1 2 3
1+ 2+ 3
光纤
透镜
光栅
另一方面,假定在右边存在某种反射(比如接头的反射), 反 射光的偏振态也在45°方向上,当反射光通过法拉弟旋转器时再 继续旋转45°,此时就变成了水平偏振光。水平偏振光不能通过 左面偏振器(第一个偏振器),于是就达到隔离效果。
然而在实际应用中,入射光的偏振态(偏振方向)是任意的, 并且随时间变化,因此必须要求隔离器的工作与入射光的偏振态 无关,于是隔离器的结构就变复杂了。 一种小型的与入射光的 偏振态无关的隔离器结构如下图所示。
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使用连接器进行光纤接续,由于菲涅耳反射等原因,对信 号产生不良影响。为了防止菲涅耳反射,设法把反射光的入射 角余角调整到大于临界角余角,使反射光进入包层并最终泄漏 出去。为此把连接器的管芯端面按8°进行倾斜研磨,就可以 实现。另外一种方法就是去掉连接之间的间隙。为此使管芯端 面间处于紧贴而不留一丝隙缝。通常把这种连接器叫做 PC (Physical Contact) 型连接器。 实际使用的PC型连接器如图所 示,把套管端面研磨成球面。 PC接续的反射很小,它的反射 损耗可达25dB以上。如果经 过精密加工研磨,就可将反射 损耗指标提高到40dB以上。
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光纤耦合器 fiber optic coupler
光无源器件
激光雷达中的应用
激光准直器
用于激光雷达的发射端,将激光束准直为平行光,以提高激光雷 达的测量精度和距离。
光学滤波器
用于滤除激光雷达接收端中的背景光和干扰光,提高信噪比和探 测灵敏度。
光电探测器
将激光雷达接收到的光信号转换为电信号,以便进行后续的信号 处理和分析。
其他领域的应用
1 2 3
光学仪器
光无源器件可用于显微镜、望远镜、光谱仪等光 学仪器中,以改善成像质量、提高分辨率或实现 特定功能。
光无源器件
汇报人:XX
目 录
• 光无源器件概述 • 光无源器件原理及技术 • 常见光无源器件介绍 • 光无源器件性能指标及测试方法 • 光无源器件应用案例分析 • 光无源器件市场前景及挑战
01 光无源器件概述
定义与分类
定义
光无源器件是光通信系统中的重要组 成部分,用于实现光信号的传输、分 配、耦合、隔离、滤波等功能,而无 需外部能源驱动。
距离和接收灵敏度的要求。
传感领域的应用
光纤光栅传感器
01
利用光纤光栅的波长选择性反射特性,实现对温度、压力、应
变等物理量的测量。
光纤陀螺仪
02
基于萨格纳克效应,利用光纤环中的两束反向传播的光波干涉
来测量旋转角速度。
分布式光纤传感器
03
通过测量光纤中后向散射光的强度和时间变化,实现对温度、
应变等物理量的分布式测量。
场景。
行业法规政策影响因素
1
国家对光通信产业的支持力度不断加大,相关法 规政策逐步完善,为光无源器件市场发展提供了 有力保障。
2
随着全球环保意识的提高,环保法规对光无源器 件的生产和使用提出了更高要求,推动行业向绿 色、环保方向发展。
《光无源器件》
整理课件
39
光衰减器
三、光衰减器的类型
光衰减器的衰减机理
吸收 反射 遮去 衍射
整理课件
40
光衰减器
1、固定衰减器 (1)位移式固定衰减器
遮光
整理课件
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光衰减器
(2)衰减片型固定衰减器
利用吸收光的衰减片 无准直透镜型:
FIBER
衰减片
FIBER
不能用于大功率的光路中
整理课件
42
光衰减器
渐变折射率透镜衰减器:
螺旋式连接 粘合剂 插针体 套筒
插针体
固定盘
光纤
光纤
整理课件
6
材料:合金
问题所在:FC 型光纤连接器的接头时平面型,产生菲涅尔反射, 形成损耗和引入噪声 。
整理课件
菲涅耳反射:光在不同折射 率的介质平面的交界面上会 发生入射光的部分反射 。
7
2、直接接触型光纤连接器(PC型—physical connect)
光信号合在一起送入一根 光纤。
用途: 光功率分配器或光功率组合器
整理课件
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2、星型耦合器
功能:将n根光纤的输入光功率合 在一起,均匀 的分给m 根光纤。
用途:多端口功率分配器
整理课件
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3、 定向耦合器
功能: 取出光纤中向不同方向传送的光信号
1
3
2
4
1
3
2
4
用途:只能用于功率分路器。
整理课件
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以反向方向为参考方向
整理课件
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光环行器
基本功能:
第六节、 光环形器
1
2
3
用途:用于光放大器和光时域反射
09无源光器件
q q 2π2n
2
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第9章 无源光器件
9.2 平面波导光栅
图9.4 集成光路中使用的无源光栅器件
16
第9章 无源光器件
9.2 平面波导光栅
布拉格光纤光栅(FBG)/反射式光栅:短周期,小于1m。反射 带宽窄,布拉格波长与温度、应力呈线性关系,用作传感器。
闪耀光纤光栅(BFBG):光栅矢量与光纤轴有夹角,引起反射导 波模式,基模包层,用于光纤放大器的增益平坦器。 啁啾光纤光栅(CFG):周期沿轴单调变化,可形成宽反射带
长周期光纤光栅(LPFG)/透射光栅:周期几十至几百m,芯内 导模耦合到包层,微弯传感器、折射率传感器、模式转换器
=2 / q /2
2
净能流
2 P ( z ) P ( z ) c0
K 2 / 4 q2
2 ch2 ( L) q 2 sh2 ( L)
净能流与z无关,光传输时各处净能流不变。
P+ P- P
O
L
z
图9.2 光纤光栅中的能流变化
11
第9章 无源光器件
K 2 / 4 q2
z
z
)e
iqz
z [0 ~ L]:
c (0) c0
c ( L) 0
c0 ( iq )e L A1 ch( L) iq sh( L) 2 c0 iKe L B1 ch( L) iq sh( L) 4
4
第9章 无源光器件
9.1 光纤光栅
图9.1 光纤光栅
光纤光栅的折射率分布:
光无源器件概述
类型:无源、有源
无源器件主要包括:光连接器、光衰减器、光耦合器、光 波分复用/解复用器、隔离器、环行器、滤波器、光调制器、 光开光等。
有源器件主要包括:激光器、光探测器、光放大器等。
3
光纤无源器件技术
4
无源器件功能
光无源器件是一种能量消耗型器件,主要功能是对信号或能 量进行连接、合成、分叉、转换以及有目的的衰减等,在光纤通 信系统以及各类光纤传感系统中是必不可少的重要器件。
光纤无源及有源器件 技术及应用
1
主要内容:
光纤无源器件技术
光纤光栅、滤波器、调制器等
光纤放大器技术
掺铒光纤放大器、拉曼放大器等
光纤激光器技术
多波长光纤激光器、锁模光纤激光器、单频 光纤激光器等
2
光器件
用途:
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。
光波分复用器和解复用器是WDM光纤通信系统中 的关键部件。
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熔锥光纤型波分复用器结构和特性
P P1
P2
0
1 2
26
1 2 3
1+ 2+ 3
光纤
透镜
光栅
衍射光栅型波分复用器结构示意图
27
光纤
1 2 3
1+ 2+ 3
棒透镜 光栅
采用棒透镜的光栅型WDM
28
光波导
开角
(a)
波导型波分解复用器
1.3 mm
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光纤耦合器的技术参数
(6) 工作波长范围
《常用光无源器件上》课件
LC型光纤连接器
体积小巧,适合高密度安装, 多用于配线箱、机柜等设备上 。
ST型光纤连接器
采用卡口锁紧机构,常用于多 模光纤的连接。
光纤连接器的结构和工作原理
光纤连接器的结构
主要由陶瓷插芯、外壳、弹簧、 端面处理等部分组成。
工作原理
通过将两根光纤的端面紧密对接 ,实现光信号的传输。
光纤连接器的性能指标
。
激光雷达系统
光无源器件在激光雷达系统中主 要用于实现激光信号的发射、反 射、聚焦和成像等功能,是实现 高精度、高分辨率探测的重要手
段。
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光纤连接器
光纤连接器的种类
FC型光纤连接器
采用螺纹锁紧机构,结构较简 单,成本较低,多用于配线架
、ODF等设备上。
SC型光纤连接器
采用插拔式锁紧机构,方便插 拔,多用于交换机、路由器等 设备上。
NxN光分路器
将N个光信号分成等功率 的NxN个光信号输出。
星型光分路器
将一个光信号分成多个不 等功率的光信号输出,以 实现不同分支的需求。
光分路器的工作原理
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基于光学原理,利用光的反射、 折射和干涉等现象,将输入的光 信号分成多个等或不等功率的光 信号输出。
02
通过在光分路器内部设置不同的 光学元件和结构,实现不同类型 和规格的光分路器。
按工作原理分类
02
法拉第旋转器、磁光效应光隔离器、布儒斯特角光隔离器等。
按应用领域分类
03
电信领域光隔离器、数据通信领域光隔离器、光纤传感领域光
隔离器等。
光隔离器的工作原理
反射型光隔离器
利用反射原理,使光束在正向传输时通过反射镜片反射回来,反 向传输时则被隔离。
第三章-光无源器件
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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MF型连接器用于隧
(通)道里敷设光缆 的缆间接续中,可以 对带状5芯光纤进行一 次性连接,由于体积 小,可以装在标准接 头盒内,实现光纤的 高密度接续,其结构 如图所示。
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二、光纤分路器及耦合器
图表示了波导型分支器的结构。它是一种Y型 分支,一根芯线一端输入的光可用它加以等分。 当分支器分支路的开角增大时,向包层中泄露的光 将增多以致增加了过剩损耗。开角一般在1°~ 2°左右,因此分支器的长度不可能太短。
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接续点上的不连续现象
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由于折射率不同引起的反射可用菲涅耳公式计算。 设玻璃的折射率为n1时,光功率的反射系数可用下式求 出:
r =[(n1 - n2 )/(n1 + n2)]2
例如:当 n1 = 1.45, n2 = 1,r= 3.4%时,即有14.7dB 的反射损耗。 在单模光纤连时接,除要求纤径一致之外,更重要 的是要求在实质上代表分布宽度的模场直径(MFD: Mode Field Diameter)一致。 目前工程中多采用高精度自动熔接机,光纤端面切 割好后,光纤间的对准、调整、熔接及损耗测量等步骤 都在微处理机的控制下自动完成,熔接质量很好,接头 附加损耗可控制在0.1dB以下。
光纤很细,单模光纤的纤芯直径要在10um以下, 因此熔接必须使用机器才行。良好的接续是指在接 续点上没有光传输的不连续现象。 下图中示出了纤芯不连续的几种典型状态,有 轴错位、纤芯倾斜、空隙、端面倾斜和纤芯直径及 折射率的微小差异等等。由于这些不连续性,也会 造成光功率的一部分变成散射损耗,或以反射波形 式返回发送端。有空隙时,因玻璃纤维和空气折射 率的差异,也会引起反射,此现象又称菲涅耳( Fresnel)反射。
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一、光纤的连接与光纤连接器
光纤连接器 fiber optic connector 又称光纤活动连接器,俗称活动接头,用 于设备与光纤之间的连接。 光纤连接器的作用是将需要连接起来的单 根或多根光纤芯线的断面对准、贴紧,并能多 次使用。 光纤连接器在工艺上应满足的条件: 1)连接损耗要小于 0.5dB; 2)装、拆方便,重复性好; 3)体积小,成本低等。 光纤连接器轴心偏离、有夹角会引起大的损耗。
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光纤连接器又分为多模连接器和单模连接器。
多模连接器用于多模光纤系统,它有U型
环路连接器、插座式连接器、现场装配连接器
(FA)以及C型连接器等,它们的损耗在0.40.5dB以下。 单模光纤连接器有PC型(直接接触型)、 FC型(平面对接型)、SC型(矩形)、ST型 等几种。
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§= P 3/P
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隔离度反映定向耦合器反向散射信号的大小。当从 1端注入光功率,3、4端输出功率时,2端对1端的隔离 度定义为:
I=10lg((P 3+P 4) / P2 )) (dB)
主要内容
一、光纤的连接与光纤连接器 ☆ 二、光纤分路器及耦合器
三、光合波器、光分波器
四、光隔离器 ☆ 五、光开关 六、光可变衰减器 七、光纤光栅
八、光锁相环与非线性光环镜NLOM
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概述
构成一个完整的光纤传输系统,除了光源、 光检测器及光纤外,还需要众多的无源光器件, 如连接器、衰减器、隔离器、滤波器、分路器、 复用器、光开关和调制器等。 它们在系统中各起着光学连接、光功率分 配、光波分复用、光信道切换及光信息的衰减、 隔离和调制等。由此看来,无源光器件在光纤通 信系统中起着重要的作用。本讲仅介绍几种常用 的无源光器件的原理及性能。
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光纤耦合器 fiber optic coupler
将不同方向的光信号耦合送入一根光纤中传输,或 者相反。结构:
Port 4
Port 3
Port 1
Port 2
棱镜耦合式
光纤耦合式
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2x2定向耦合器及lxN、NxN星形 耦合器大多数采用熔融 渐变双锥的制造方法,即将多根裸光纤绞合在一 起,火焰 加热到软化温度后适当拉 伸,在熔融区形成渐变双锥结构 。 图b是 X型2×2定向耦合器。
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光纤与光纤的连接有两种形式,一种是永久性 连接,另一种是活动连接。 永久性连接具有粘接法和熔接法之分,目前 多采用熔接法。 光纤连接器的基本构成 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。如图所示。
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图c为8路传输型星型耦合器
图d为8路反射型星型耦合器
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光纤耦合器的指标有插入损耗、分光比与隔离度 (或方向性)等。例如2x2定向耦合器插入损耗为:
L1,2 =10lg(P1,2 /(P 3+P 4)) (dB)
式中, P1,2 为从输入端1或2输入的光功率, P 3,P 4 为输出端3、4的输出功率。定向耦合器的分光比为输 出端的功率分配比,即
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使用连接器进行光纤接续,由于菲涅耳反射等原因,对信 号产生不良影响。为了防止菲涅耳反射,设法把反射光的入射 角余角调整到大于临界角余角,使反射光进入包层并最终泄漏 出去。为此把连接器的管芯端面按8°进行倾斜研磨,就可以 实现。另外一种方法就是去掉连接之间的间隙。为此使管芯端 面间处于紧贴而不留一丝隙缝。通常把这种连接器叫做 PC (Physical Contact) 型连接器。 实际使用的PC型连接器如图所 示,把套管端面研磨成球面。 PC接续的反射很小,它的反射 损耗可达25dB以上。如果经 过精密加工研磨,就可将反射 损耗指标提高到40dB以上。
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FC型(平面对接型)连接器是由连接插头、插座组成,其 结构如图所示。它主要使用在光缆线路与传输设备间的连接 ,可以方便地进行光路的调整或线路的测试。连接器具有很 高的精度。
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SF型连接器是室外用连接器,具有防水功能和 良好的温度特性。由于使用了塑料套管,其价格便 宜,可以和FC型连接器进行互换。