第五章 无源光器件
光无源器件研究报告
光无源器件研究报告近年来，随着通信技术的快速发展，人们对光通信技术的研究和应用越来越广泛。
而光无源器件作为光通信系统中重要的组成部分，对于提高光通信的性能和稳定性具有重要的意义。
本文将介绍光无源器件的研究现状和发展趋势。
一、光无源器件的定义和分类光无源器件是指无需外部能量输入即可实现光信号处理的元器件。
它不需要任何电、磁或化学能量的输入，只需要利用光本身的特性完成光信号的处理。
光无源器件广泛应用于光通信、光存储、光计算等领域。
根据不同的工作原理，光无源器件可以分为几种类型，如：1. 光纤光纤是一种将光信号传输到目的地的无源设备。
光纤具有低损耗、高速率和抗电磁干扰等特点，因此它广泛应用于光通信系统中。
一般来讲，光纤可分为单模光纤和多模光纤两种。
其中，单模光纤适合远距离传输，而多模光纤适合短距离传输。
2. 光栅光栅是一种将光信号进行处理的器件。
它通常由一系列的反射棱镜组成，可以用来扩展、稳定和调制光信号。
光栅广泛应用于激光系统、治疗仪器和光谱仪等领域。
3. 光衰减器光衰减器是一种可以调节光的强度的器件。
它可用来控制光信号的输出功率，从而保证通信系统的正常运行。
光衰减器通常由气体、固体材料或半导体材料构成。
4. 光开关光开关是一种可以控制光线的传输路径的器件。
它通过调节光的传输路径来进行光信号的切换和路由。
光开关广泛应用于网络通信、光计算和光传感器等领域。
近年来，随着通信技术的快速发展，人们对光无源器件的研究越来越深入。
目前，研究人员主要关注以下几个方面：1. 新型光无源器件的研发为了提高光通信系统的性能和稳定性，研究人员一直在努力研发新型的光无源器件。
这些新型器件具有更高的灵敏度、更低的损耗和更广泛的应用范围，并且可以适应不同的光通信需求。
除了研发新型器件之外，研究人员还在努力优化现有的光无源器件。
通过改进设备的结构和材料，研究人员可以提高器件的性能和工作效率，并提高器件的可靠性和稳定性。
随着通信设备越来越小、越来越便携，研究人员也在努力实现光无源器件的集成化。
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。
《光纤通信》 第3讲_无源光器件
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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。
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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
棱镜耦合式
Port 1
光纤耦合式
Port 2
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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。
§= P 3/P 4
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)
光纤定向耦合器的插入损耗为0.2～1dB,分光比1％ ～99％（根据需要)，隔离度可大于65dB。
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这个SWP的作用是将入射光分解为两个正交偏振分量， 让垂直分量直线通过， 水平分量偏折通过。
两个分量都要通过法拉弟旋转器， 其偏振态都要旋转 45°。法拉弟旋转器后面跟随的是一块半波片 (λ/2 plate或 halfwave plate)。
这个半波片的作用是将从左向右传播的光的偏振态顺时针 旋转45°，将从右向左传播的光的偏振态逆时针旋转45°。
光无源器件的技术分析
光无源器件的技术分析光无源器件是指在光通信和光网络中，不需要外部能量输入就能起作用的光学器件，例如光纤、分光器和波长分复用器等。
这些器件在光通信和光网络中起着至关重要的作用，它们的性能直接影响到整个系统的性能和稳定性。
本文将对光无源器件的技术进行分析，探讨其应用领域、性能特点和发展趋势。
一、光无源器件的应用领域光无源器件广泛应用于光通信和光网络领域，包括光纤通信系统、光纤传感系统、光纤传输系统、光纤传感测量系统等。
在光纤通信系统中，光纤作为光信号的传输介质，承担着传输和接收光信号的任务；而分光器和波长分复用器等器件则用于对光信号进行分配、合并和波长分复用。
在光纤传感系统中，光纤传感器借助于光无源器件对光信号进行传输和检测，实现对环境参数的实时监测。
二、光无源器件的性能特点1. 低损耗：光无源器件在光信号的传输和处理过程中，尽可能地减少能量损耗，保证光信号的传输稳定和可靠。
2. 增益均匀：光无源器件对光信号进行分配、合并和波长分复用时，能够保持光信号的增益均匀，保证传输系统的性能稳定。
3. 高灵敏度：光无源器件在提取和传输光信号时，对光信号的灵敏度高，能够快速、准确地传输光信号。
4. 高波长选择性：光无源器件对不同波长的光信号具有高度的选择性，能够对不同波长的光信号进行准确的分配和合并。
5. 高可靠性：光无源器件的制作工艺和材料选择经过严格的筛选和测试，保证其在光通信和光网络系统中具有高可靠性和长寿命。
三、光无源器件的发展趋势1. 高性能化：随着光通信和光网络技术的不断发展，光无源器件的要求也越来越高，未来光无源器件将不断追求更高的性能，包括更低的损耗、更高的增益均匀性、更高的波长选择性和更高的可靠性。
2. 多功能化：未来光无源器件将趋向于多功能化，能够实现多种功能的器件，例如光纤传输系统中的光纤分光合并器将具有分光、合并和波长分复用的功能。
3. 集成化：随着微纳光电子器件和光学集成技术的不断发展，未来光无源器件将趋向于集成化，实现多种功能的集成器件。
5.3.3 光环行器 _光纤通信（第2版）_[共2页]
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5第章无源光器件和WDM技术183向决定。
图5-20所示是一种较典型的光隔离器结构和原理的示意图，这种结构主要由两个偏振滤光片和一个法拉第旋转器构成，两个偏振滤光片的偏振方向相差45°。
图5-20 光隔离器结构和原理的示意图正向输入光进入第一个偏振滤光片后形成垂直方向的偏振光，然后耦合进法拉第旋转器。
适当地设计旋转器的长度和施加其上的磁场强度，使光场的偏振面在旋转器中向右旋转45°，正好匹配第二个偏振滤光片的偏振方向，从而可以几乎无损耗地输出。
对于反向传输光（包括反向入射光或端面反射光）开始的偏振面与垂直方向成45°角，在旋转器中又旋转45°，总共90°的旋转正好与第一个偏振滤光片的偏振方向垂直而没有输出，从而构成光的单向传输器件。
这种结构的一个缺点是对输入光的偏振敏感，输入光的偏振方向必须与输入端滤光片的偏振一致才能获得最大的耦合效率，否则，将增加插入损耗。
如果输入光的偏振方向是杂乱的，附加的插入损耗将达到3dB；如果输入光的偏振方向垂直于滤光片，可能会损耗掉所有的输入光；如果输入光的偏振方向随时间变化，隔离器的插入损耗也将随时间变化，造成对信号的严重干扰。
因此，隔离器总是设计成与偏振无关的。
一种制造偏振无关的光隔离器的方法是将输入光先分成偏振正交的两束光，对这两束光分别处理，然后再合在一起。
5.3.3 光环行器光环行器是在光通信中应用广泛的微光学器件，它具有多个端口，最常用的是3端口和4端口器件，图5-21所示为一个3端口和4端口光环行器的基本结构。
环行器的工作特点是：当光从任意端口输入时，只能在环行器中沿单一方向传输，并在下一端口输出。
浅谈光纤通信有源器件与无源器件
浅谈光纤通信有源器件与无源器件任课教师学院班级姓名学号日期2016年05月18日目录1 引言 (1)2光有源器件 (1)2.1 光有源器件简介 (1)2.2 光纤激光器 (1)2.3光纤放大器 (3)2.4 全光波长变换器 (4)2.5光检测器 (4)3 光无源器件 (5)3.1 光无源器件简介 (5)3.2 光纤活动连接器 (6)3.3 跳线 (6)3.4 转换器 (7)3.5 变换器 (8)3.6光纤活动连接器的表征指标 (9)3.6.1插入损耗 (9)3.6.2回波损耗 (9)3.6.3重复性 (10)3.6.4互换性 (10)3.7光分路器 (10)3.8光衰减器 (12)3.9光隔离器 (14)3.10光开关 (15)3.11波分复用器 (15)3.12光接头盒、光配线箱、光终端盒 (15)结语 (16)参考文献 (16)1引言在光纤通讯行业，光纤系统中所用到的各种器件称为光器件。
而光器件简单来说分为有源光器件与无源光器件两种。
有源光器件也称光有源器件，无源光器件也称光无源器件。
光有源和无源器件都有如下产品：●有源光器件：定义是在光通信系统中能产生或接收光信号的器件。
可以简单的认为有源光器件是需要接上电源才能工作的。
比如：光纤收发器（"纤亿通"自主生产），光接收机，光源，光端机，光功率计等。
●无源光器件：定义是在光通信系统中不能产生或接收光信号的器件。
可以简单的认为无源光器件是不需要接上电源就能够工作的。
比如：光纤连接器，光纤适配器，光纤衰减器，光纤终结器，密集波分复用器（DWDM），粗波分复用器（CWDM），光纤耦合器，光开光，光纤准直器，光隔离器,平面波导光分路器（PLCS）等等。
2光有源器件2.1光有源器件简介光有源器件是光纤通信重要的核心器件之一，受到人们普遍的重视和关注。
目前光纤通信领域应用的光有源器件主要有光源(量子阱激光器(QWLD)，垂直腔面发射激光器(VCSEI.),量子点激光器(QDI,D)、多波长激光器等)，光探测器(光电子二极管(PD)、雪崩光电二极管(APD)等)，光调制器(妮酸锉(LiNb03)调制器等。
光纤通信第五章_光纤线路技术及器件光衰减器PPT课件
原理：光学分束原理、消逝场耦合原理
微透镜耦合型
自聚焦棒耦合型
融锥型
波导型
应力型
主要参数
分光比： 定义为耦合器各输出端口的输出功率的
比值，具体应用中常用相对输出总功率 的百分比来表示，如50:50、80:20、 25:25:25:25等，或用各端口之间输出功 率之比表示，如1:1、4:1、1:1:1:1等。
交换粒度：反映了光开关交换业务的灵活 性。分为三类：波长交换、波长组交换和 光纤交换。
升级能力：增加光开关的容量。
可靠性：要求具有良好的稳定性和可靠性
光开关类型
依据原理可分为：机械光开关、热光开 关、电光开关和声光开关。
依据交换介质可分为：自由空间交换光 开关和波导交换光开关。
常用的光开关有：MEMS光开关、喷墨 气泡光开关、热光效应光开关、液晶光 开关、全息光开关、声光开关、液体光 栅光开关、SOA光开关等。
以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强 度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似铝， 热传导率接近钼和钨。
批量生产：用硅微加工工艺在一片硅片上可同 时制造成百上千个，成本大大降低生产。
集成化：可以把不同种类传感器或执行器集成 于一体，形成微传感器阵列、微执行器阵列。
多学科交叉：涉及电子、机械、材料、制造、 信息与自动控制、物理、化学和生物等学科。
1N MEMS Switch
微反射镜
光纤耦合器(Optical fiber coupler)
能使传输中的光信号在特殊结构的耦合区 发生耦合，并进行再分配的器件。在耦合 的过程中，信号的波谱成分没有发生变化， 变化的只是信号的光功率。
光无源器件测试方法
光无源器件测试方法光无源器件是指在光通信系统中，不需要外部能源供应而能够实现光信号的传输和控制的器件。
典型的光无源器件包括光纤、光栅、光分路器、光耦合器等。
为了确保光无源器件在正常工作条件下能够稳定可靠地传输光信号，需要进行严格的测试和验证。
本文将从光纤、光栅、光分路器和光耦合器等不同类型的光无源器件入手，介绍其测试方法。
1.光纤测试方法光纤是光通信系统中最基础、最重要的光无源器件。
常用的光纤测试方法包括：（1）衰减测试：通过测试光信号从光纤中的衰减情况，来评估光纤功率损失情况。
（2）反射测试：测试光纤接口的反射损耗，确保光信号不会因为接口反射而引起干扰或损失。
（3）纤芯直径测试：测试光纤纤芯直径的尺寸，以确保光信号能够正常传输。
2.光栅测试方法光栅是一种具有周期性折射率变化的光无源器件，常用于光波的衍射和光谱分析等应用。
光栅的测试方法包括：（1）频率响应测试：测试光栅的响应频率范围和频率分辨率，以评估其衍射性能。
（2）衍射效率测试：测试光栅的衍射效率，即测试输入光功率和输出光功率之间的关系。
（3）波长选择测试：测试光栅的波长选择性能，即测试不同波长的光信号在光栅中的传输效果和衍射效率。
3.光分路器测试方法光分路器是一种能够将入射光信号分成两个或多个输出的光无源器件。
光分路器的测试方法包括：（1）分光比测试：通过测试输入光功率和输出光功率之间的关系，来评估光分路器的分光比性能。
（2）均匀性测试：测试光分路器的不同输出通道之间的功率均匀性，以确保光信号在分路器中能够平衡地分布。
4.光耦合器测试方法光耦合器是一种能够将两个或多个光纤的光信号耦合在一起的光无源器件。
光耦合器的测试方法包括：（1）插损测试：通过测试耦合器输入光功率和输出光功率之间的差异，来评估光耦合器的插损性能。
（2）均匀性测试：测试耦合器不同输出通道之间的功率均匀性，以确保光信号在耦合器中能够均匀地分布。
综上所述，光无源器件的测试方法主要包括衰减测试、反射测试、频率响应测试、衍射效率测试、波长选择测试、分光比测试、均匀性测试和插损测试等。
实验五光无源器件特性测试实验
实验五-光无源器件特性测试实验实验五：光无源器件特性测试实验一、实验目的1.掌握光无源器件的基本特性测试方法；2.熟悉光无源器件的性能指标；3.学习并掌握光损耗测试、光回波损耗测试、光方向性测试等基本光无源器件测试方法。
二、实验原理光无源器件是构成光通信网络不可或缺的部分，其特性测试对于确保系统的稳定性和性能至关重要。
实验中，我们将对光损耗、光回波损耗和光方向性等关键指标进行测试。
1.光损耗：光损耗是指光在传输过程中，由于各种原因导致的光功率减弱。
实验中，我们通过测量输入光功率和输出光功率之差，得到器件的光损耗。
2.光回波损耗：光回波损耗是指反射回来的光功率与入射光功率之比。
高回波损耗意味着低反射，有助于减少光信号的散射和增强系统的稳定性。
3.光方向性：光方向性描述了光在特定方向上的传播能力。
实验中，我们通过测量器件在不同角度上的透射和反射光功率，评估其方向性。
三、实验步骤1.搭建测试平台：准备好测试所需的设备和器材，包括光源、光功率计、稳定光源、光无源器件待测件、光纤跳线等。
2.初始化：对测试平台进行初始化，包括连接光纤、设置光源波长等。
3.测试光损耗：首先，调整好光源的输出功率，将稳定光源的光纤连接到光无源器件的输入端，同时将光功率计连接到输出端，测量原始的光功率P1；然后，将待测件插入到稳定光源与光功率计之间，再次测量输出光功率P2；最后，通过计算P1和P2的差值，得到光损耗=10*log10(P1/P2)。
4.测试光回波损耗：将稳定光源的光纤连接到光无源器件的输入端，同时将回波损耗仪连接到输出端，测量回波损耗值。
5.测试光方向性：通过旋转待测件，在不同角度上测量透射和反射光功率，并记录数据。
通常以角度为横坐标，以功率为纵坐标绘制曲线图，即可得到光方向性的结果。
6.数据处理与分析：对测试得到的数据进行分析，评估待测件的性能。
对比同类型器件的测试结果，可以对器件进行优化或改进设计。
7.清理现场：实验结束后，关闭设备并整理现场。
光无源器件
2端
1.31和1.55 200 0.5~1 55（滤波）
6端
1.31和1.55 20~30 2~3 25
(b)
(c) 由12个2×2 耦合器组成的 8×8星形耦合器
P
P1
P2
0
l1
l2
熔锥光纤型波分复用器结构和特性
微器件型
用自聚焦透镜和分光片(光部分透射， 部分反射)、滤
光片(一个波长的光透射，另一个波长的光反射)或光栅(不同波长 的光有不同反射方向)等微光学器件构成，如图3.31所示。
1. 耦合器类型 T形耦合器 星形耦合器
定向耦合器
波分复用器/解复用器
…
…
T形 (a) 1 4 定向 2 3
星 形 (b)
l1 l2 lN
l1 ＋ l2 ＋ lN
波分
…
(c)
(d)
常用耦合器的类型
2.
光纤型
微器件型
波导型
光纤型
把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各种器件。
输入 光 1 光强 度 光纤 a 2 输出 光 4 光纤 b (a) 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
3.4 5.6/1.8 10.8/0.7 40~55 0.8~2.0 -40~+70
n×n星型 1.31或1.55 0 4×4 7~8 8×8 11~12 32 ×32 17~19 1~1.25 -40~+70
表3.7
波分复用器的一般性能
波分复用器
工作波长/ μm 波长间隔/nm 附加损耗/dB 隔离度/dB
pic DIR 10lg pr
一致性U
(3.33)
是不同输入端得到的耦合比的均匀性，或者不
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。
25
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
光通信系统中的重要有源光器件和无源光器件有源器件光
谐振型和传输型半导体光放大器的光谱特性
半导体光放大器的串音特性
光放大器增益的偏振特性
光放大器增益的偏振特性的消除
2。掺铒光纤光放大器的结构
Signal in λ = 1550 nm
Optical isolator
Er 3+ -doped fiber (10 - 20 m)
Wavelength-selective
couplerຫໍສະໝຸດ SpliceSplice
Optical isolator
Signal out λ = 1550 nm
Pump laser diode λ = 980 nm
Termination
掺铒光纤光放大器的特性
掺铒光纤光放大器的原理
Energy of the Er in the glass fiber
3 + ion
1.54 eV 1.27 eV
E 3
E3
Non-radiative decay
980 nm
Pump
0.80 eV 1550 nm
In
0
E2
1550 nm
Out E1
掺铒光纤光放大器增益谱特性
掺铒光纤结构
两种实际掺铒光纤光放大器结构
光通信系统中的重要 有源光器件和无源光器件
有源器件： 光放大器等
无源器件： 耦合器，波分复用器，滤波器， 隔离器，环行器等
光有源器件：光放大器
光通信系统中的几种光放大器
1。半导体光放大器
谐振型和传输型半导体光放大器
谐振型半导体光放大器
传输型半导体光放大器I
传输型半导体光放大器II
光放大器的增益饱和特性
光纤通信第四版课后答案张德民胡庆
光纤通信课后答案第一章基本理论1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么?答:当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率，即O<V<2.40483时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。
2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响?答:在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离;光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。
3、光纤中有哪几种色散?解释其含义。
答: (1）模式色散:在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。
(2）材料色散:由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。
(3）波导色散:统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。
5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响?答:光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等，另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。
6、单模光纤有哪几类?答:单模光纤分为四类:非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。
7、光缆由哪几部分组成?答:加强件、缆芯、外护层。
*、光纤优点:巨大带宽(200THz)、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。
*、光纤损耗:光纤对光波产生的衰减作用。
引起光纤损耗的因素:本征损耗、制造损耗、附加损耗。
*、光纤色散:由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。
引起光纤色散的因素:光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。
色散种类:模式色散(同波长不同模式)、材料色散(折射率)、波导色散(同模式，相位常数)。
《无源器件》课件
可靠性问题
无源器件在长时间使用过程 中可能会出现老化、失效等 问题，需要加强可靠性研究 和测试。
无源器件的未来展望
定制化服务
针对不同应用场景和客户需求，无源器件 将提供定制化的设计、生产和解决方案服
务。
详细描述
无源器件通常具有稳定性高、可靠性好、成本低等优点。由于无源器件不需要外部电源供电，因此其性能受电源 影响较小，可以在各种环境下稳定工作。此外，无源器件结构简单，制造成本低，因此在电子系统中广泛应用。
02
无源器件的应用
通信系统中的应用
通信系统中的无源器件主要用于信号传输、信号处理和信号 转换等功能。
04
无源器件的性能参数
电气性能参数
电阻
电容
衡量无源器件对电流的阻碍作用，单位为 欧姆（Ω）。
衡量无源器件存储电荷的能力，单位为法 拉（F）。
电感
频率响应
衡量无源器件对变化的电流所产生的感应 电动势，单位为亨利（H）。
描述无源器件在不同频率下性能变化的特 性。
机械性能参数
尺寸
无源器件的外形尺寸和安装尺寸。
无源器件的分类
总结词
无源器件可根据其功能和应用领域进行分类。
详细描述
无源器件可以根据其功能和应用领域进行分类，如电阻器、电容器、电感器、变 压器等。这些元件在电路中起到不同的作用，如电阻器用于限制电流，电容器用 于储存电荷等。
无源器件的特点
总结词
无源器件具有一些共同的特点，如稳定性、可靠性、低成本等。
《无源器件》ppt课件
contents
目录
• 无源器件概述 • 无源器件的应用 • 无源器件的设计与制造 • 无源器件的性能参数 • 无源器件的发展趋势与挑战
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由此可定义功率分路损耗Ls： Ls=10lg ( 1 ) CR
附加损耗Le由散射、吸收和器件缺陷产生的损耗，是
全部输入端的光功率总和Pit和全部输出端的光功率总和Pot
的比值，
N
PiN
Le=10 lg
Pit pot
10
lg
n1 N
PoN
n1
插入损耗Lt是一个指定输入端的光功率Pic和一个指定 输出端的光功率Poc的比值，用分贝表示
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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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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2．光波分复用器
nancy
1．光波分复用系统的结构与工作原理
光波分复用器是对光波波长进行合成与分 离的光器件。
由光波分复用器构成的光波分复用系统， 从结构上来分，可分为单纤单向WDM系统 和单纤双向WDM系统。
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1．光波分复用系统的结构与工作原理
图3-43 单纤单向结构WDM传输系统
图3-40 电子式光开关
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3.4.5 波长转换器
能够使信号从一个波长转换到另一个波长的器件 称为波长转换器。波长转换器根据波长转换机理 可分为光电型波长转换器和全光型波长转换器，
光电型波长转换器比较容易实现，其优点是与偏 振无关；主要缺点是由于速度受电子器件限制， 因此不适应高速大容量光纤通信系统和网络的要
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图 3.27 套管结构连接器简图
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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。
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波导型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬 底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能 来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或半圆形。图3.32示 出波导型T型耦合器、定向耦合器和用滤光片作为波长选 择元件的波分解复用器。
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设 特 定 波 长 为 λ1 和 λ2 ， 1、2
选择光纤参数，调整有效作
a
用长度，使得当光纤a的输
b
出Pa(λ1)最大时，光纤b的输
出Pb(λ1)=0；当Pa(λ2)=0时， Pb(λ2) 最 大 。 对 于 λ1 和 λ2 分 别为1.3μm和1.55 μm的光纤
a
光功 b 率
型解复用器，可以做到附加
图3-37 三端口光环行器
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3．光隔离器与光环行器的主要性能参 数
对于光隔离器与光环行器来讲，它们都是 希望从输入端口输入的光信号到输出端口 时，衰减尽量小，即要求器件的插入损耗 要小；对于不应有输出的端口，要求隔离
器件典型的插入损耗为1dB左右，隔离度为 40～50dB
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连接器的分类
单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器。
光纤 套管
插针 粘结剂
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3.4.1 光定向耦合器
1 2．光纤式定向耦合器的参数
光通信中经常需要把多个光信号耦合到一 起，或将光信号分到多根光纤中，光耦合 器可以实现这些功能
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锗的光纤时，光纤的折射率将随光Fra bibliotek而发生永久 性改变。 人们利用这种效应可在几厘米之内写入折射率分
光纤光栅最显著的优点是插入损耗低，结构简单，
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3.4.7 光纤光栅
图3-49 光纤布拉格光栅滤波器
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3.3 光 无 源 器
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 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。
这种复用器非常便于与光纤通信系统耦合 连接，而且插入损耗极小，且体积小，结 构紧凑。
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2．光波分复用器
图3-48 熔融光纤型波分复用器结构示意图
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3.4.7 光纤光栅
光纤光栅是近几年发展最为迅速的一种光纤无源 器件。
它是利用光纤中的光敏性而制成的。 光敏性是指当外界入射的紫外光照射到纤芯中掺
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3.3.2光耦合器
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。
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3.3.1 连接器和接头
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。
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。
器，如图3.31所示。
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光纤
自 聚 焦透 镜
光纤 1
自 聚 焦透 镜分 光 片 4
3
2
光纤 1、2
(a) 自 聚 焦透 镜
2 滤光片
(c)
图 3.31
(b)
1
1
23
自聚焦透镜 硅光栅 光纤
1＋2＋3 (d)
(a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 滤光式解复用器； (d) 光栅式解复
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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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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2．光纤式定向耦合器的参数
（1）隔离度A。
A1、4
10 lg
P4 P1
（2）插入损耗L。
L 10lg P2 P3
如果在系统发送端采用此技术，将不同波 长的光信号组合起来送入光纤传输的设备 称为光波分复用器。
在系统接收端可通过解复用器（分波器）， 将组合在一起的光信号分离并送入不同的 终端。
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3.4.6 波分复用器
1．光波分复用系统的结构与工作原理 2．光波分复用器
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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
（3）分光比T。
P1
T P3 P2
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3.4.2 光隔离器与光环行器
1．光隔离器的基本原理和结构 2．光环行器 3．光隔离器与光环行器的主要性能参数
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1．光隔离器的基本原理和结构
图3-36 光隔离器的工作原理图
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2．光环行器
图3-47 解复用器波长—插入损耗关系曲线
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2．光波分复用器
Ⅰ 中心波长λ和中心波长的工作范围Δλ Ⅱ 中心波长对应的最小插入损耗L1和L2 Ⅲ 相邻信道之间串音耦合最大值L12和L23
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2．光波分复用器
（3 熔融光纤型是指将两根光纤紧靠在一起并
全光型波长转换器技术主要由半导体光放大器 （SOA）构成。
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1．光电型波长转换器
图3-41 光电光型波长转换器
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2．全光型波长转换器
图3-42 全光型波长转换器
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3.4.6 波分复用器
在一根光纤中能同时传输多波长光信号的 技术，称为光波分复用技术（WDM）。
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3.4.3 光滤波器
图3-38 F-P腔光滤波器
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3.4.3 光滤波器
F-P腔型光滤波器的主体是F-P谐振腔。 描述F-P腔型光滤波器的特性参数主要是自由谱