光器件基础知识概要
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)。
Introduction of optical devices used in
Communication system
1.Profile
2.Introduction of basic parameters
3.TOSA,ROSA and BOSA (Active devices) 4. Passive devices
Profile
通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种 类型。不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能独 立表现出其外特性的器件就是无源器件。否则就称为 有源器件。 有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些 器件是光发射机、 光接收机和光中继器的关键器件， 和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。 光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用 器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通 信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺 少的。
max min
LLeabharlann Baiduss
WDL 10.4 10.2 10 9.8 9.6 9.4 1260nm
CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6
IL
1360nm
1460nm Wavelength
1560nm
CH7 CH8
• PDL是光器件或系统在所有偏振状态下 的最大传输差值。它是光设备在所有偏 振状态下最大传输和最小传输的比率。 • PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT） 的最大传输和最小传输。
TOSA
(1) 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，
它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸
收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴. (2) 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为 光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。
光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接 器的一般性能。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)
连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连
接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。 连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器， 其特性主要
取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有
(3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到
低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
ROSA
3.Passive devices
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤 通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少
3.3.2
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3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功能和 用途。
光纤
套管
插针
粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和 矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤 连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精 密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器 配合高密度带状光缆， 适用于接入网或局域网的连接。 对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接 机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平 均损耗达0.05 dB/个。
的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插
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、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
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
• 7、温度依存损耗 • TDL:Temperature Dependent Loss • TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) • TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) • TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器， 见图3.28(a)， 其 功能是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。
光放大器
Basic parameters
• 1、插入损耗：IL---Insertion Loss • 2、回波损耗：RL---Return Loss
• IL测量
• RL测量
• 3、方向性：DIR---Directivity • 4、过盈损耗：EL---Excess Loss
• 5、损耗一致性：IL Uniformity:IL -IL • 6、波长依存损耗：WDL:Wavelength Dependent
许多种类型，其中精密套管结构设计合理、效果良好，适宜 大规模生产， 因而得到很广泛的应用。
表 3.5 光纤连接器一般性能
图 3.27 示出精密套管结构的连接器简图，包括用于对中 的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。 光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中实 现连接。 要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入 损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在 1 μm以内， 轴线倾角小于0.5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实 现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温 度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。
Communication system
1.Profile
2.Introduction of basic parameters
3.TOSA,ROSA and BOSA (Active devices) 4. Passive devices
Profile
通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种 类型。不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能独 立表现出其外特性的器件就是无源器件。否则就称为 有源器件。 有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些 器件是光发射机、 光接收机和光中继器的关键器件， 和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。 光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用 器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通 信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺 少的。
max min
LLeabharlann Baiduss
WDL 10.4 10.2 10 9.8 9.6 9.4 1260nm
CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6
IL
1360nm
1460nm Wavelength
1560nm
CH7 CH8
• PDL是光器件或系统在所有偏振状态下 的最大传输差值。它是光设备在所有偏 振状态下最大传输和最小传输的比率。 • PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT） 的最大传输和最小传输。
TOSA
(1) 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，
它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸
收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴. (2) 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为 光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。
光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接 器的一般性能。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)
连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连
接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。 连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器， 其特性主要
取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有
(3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到
低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
ROSA
3.Passive devices
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤 通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可缺少
3.3.2
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3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功能和 用途。
光纤
套管
插针
粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和 矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤 连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精 密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器 配合高密度带状光缆， 适用于接入网或局域网的连接。 对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接 机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平 均损耗达0.05 dB/个。
的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插
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、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
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
• 7、温度依存损耗 • TDL:Temperature Dependent Loss • TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) • TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) • TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器， 见图3.28(a)， 其 功能是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。
光放大器
Basic parameters
• 1、插入损耗：IL---Insertion Loss • 2、回波损耗：RL---Return Loss
• IL测量
• RL测量
• 3、方向性：DIR---Directivity • 4、过盈损耗：EL---Excess Loss
• 5、损耗一致性：IL Uniformity:IL -IL • 6、波长依存损耗：WDL:Wavelength Dependent
许多种类型，其中精密套管结构设计合理、效果良好，适宜 大规模生产， 因而得到很广泛的应用。
表 3.5 光纤连接器一般性能
图 3.27 示出精密套管结构的连接器简图，包括用于对中 的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。 光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中实 现连接。 要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入 损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在 1 μm以内， 轴线倾角小于0.5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实 现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温 度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。