光无源器件常见类型
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。
有源光器件和无源光器件区别及基础
1、必须增益大于损耗：
2、活性介质只能在很小的波长范围内提供增益（ λ<hc/E）。谐振器和活性介质共同作用的结果，只有几个落在增益曲线内的谐振波长才能被激射。
P peak
λ (nm)
相邻两个纵模的间隔λN –λN+1 ≈ λ2/2 n L 当谐振器的L=0.4mm, n=1，工作在λ= 1300 nm 附近时，计算出λN –λN+1≈ 2.1 nm ，假设增益曲线的线宽等于7nm，则这种活性介质可支持3个纵模。
课间休息
半导体激光器（LD）
发光二极管（LED）
半导体激光器的特点和应用
3.2 半导体光源
3.2.1 半导体激光器的特点和应用
半导体激光器是通过受激辐射产生光的器件。 受激辐射的特征：一个外来光子迫使一个带有类似能量E的光子被发射；所有受激光子的发射方向都与激发他们的光子相同；受激光子仅在有外来光子激发他们的时候才辐射→同步的。 形成正反馈的方法：用两个镜面、光栅形成谐振器。 受激光子快速增加需要导带中有无数受激电子来维持这个动态过程。因此需要比LED快得多的速度来激活电子，需要粒子数反转。为了实现粒子数反转，需要在激活区加大的正向电流。 为了使激光二极管产生光，增益必须大于损耗。
其中L是镜间距， N 是一个整数， n为谐振腔内折射率，λ是光波长。
a)任意波注入时的FP-LD
b)驻波注入时的FP-LD
例如：
如果L= 0.4mm = 400 μm， n=1 而λ= 1300 nm= 1.3 μm 则N = 615 谐振器支持的波长为1300 nm =2 n L/ N，但其也支持：2L(N ±1), 2L(N ±2),等等波长。这些谐振器选择的波长叫纵模。当谐振器的长度增加或减少时，激光器就从一个纵模转向另一个，被称之为跳模。 因为λ = 2 n L/ N，所以相邻两个纵模的间隔 λN –λN+1 ≈ 2 n L/N2 = λ2/2 n L
光无源器件介绍
连接器（Connector）
部分连接器图例
SC/PC
SC/APC
连接器（Connector）
FC/PC
FC/APC
连接器（Connector）
LC/PC
LC/APC
连接器（Connector）
MU/PC
MU/APC
连接器（Connector）
ST/PC
连接器（Connector）
E2000/PC
UV 胶 Fiber光纤
Shrink Tube 热缩套
Shrink Tube热缩套
Silicon Rubber硅胶 Stainless Steel Tube不锈钢套
Stainless Steel Tube 不锈钢套
V-shape Quartz Tube Epoxy环氧胶 Silicon Rubber硅胶 V型石英基板
耦合器件的定义以及种类
光耦合器是重要的无源器件，可是传输中的光信号在特殊结构的耦 合区发生耦合，然后进行再分配。 种类从功能上分光功率（Splitter）和光波长分配耦合器（WDM Coupler）；从端口形式可分为X形、Y形、星形以及树形耦合器； 从工作带宽分窄带耦合器、单工作窗口宽带耦合器、双工作窗口的 宽带耦合器；从传导光模式分多模耦合器、单模耦合器。 熔融拉锥型全光纤耦合器应为其良好的综合优势成为现在制作耦合 器的主要方法。JDSU主要制造此类Coupler，为本章节专讲内容。
LC/PC连接器组装结构
组装前
组装后
连接器（Connector）
主要性能技术指标
1、插入损耗（Insertion Loss) 2、回波损耗（Return Loss） 3、重复损耗：多次插拔的损耗 4、互换损耗：连接器部件互换时损耗
光通信 之光无源器件
• 光无源器件是光路的重要组成部分。 • 光无源器件与电无源器件有许多相似之 处，电无源器件如插头、开关、电容、 电阻、电感等，是电路的重要组成部分。 常见的光无源器件有光纤连接器、光波 分复用器、光衰减器、光隔离器、光耦 合器、光开关等。
本章主要内容
1 2 3 4 光纤活动连接器 光衰减器 光波分复用器 其他无源器件
■对光无源器件的普通要求：
插入损耗小 工作温度范围宽 性能稳定、寿命长 体积小 价格便宜 便于集成
1 光纤活动连接器
■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） ●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连接。 （固定连接） ●主要用于光纤线路的构成作原理
■固定衰减器的结构：
在光纤的端面上或两个端面之间涂覆一层 衰减膜。
■固定衰减器的工作原理
吸收一部分光，使其产生衰减作用，即在 光线轴线上设置一种半透明的掺杂物质，即衰减 膜，以便吸收带内的光，产生衰减。
■可变光衰减器的工作原理： ●步进式： 准直器和两个衰减盘 可以产生十档的衰减量 ●连续式： 透镜、步进衰减圆盘、连续可 调衰减片 可连续均匀的改变张角，即改变其对光 的吸收量，产生连续可调的衰减量
光开关
■光开关功能：转换光路，实现光交换 ●机械光开关： ≯优点：插损小，串扰小，适合各种 光纤，技术成熟。 ≯缺点：开关速度慢。 ●固定光开关： ≯优点：开关速度快。 ≯缺点：插损大，串扰大，只适合 单模光纤。
光波长转换器
■功能：光信号转换成电信号，放大电信号， 调制成所需的波长 ●光电型波长转换器 光信号转换成电信号，放大电信号， 调制成所需的波长 ●全光型波长转换器 由半导体光放大器SOA组成
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。
光无源器件常见类型
就是不含光能源的光功能的器件，是光纤通信设备的重要组成部分，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。
因其具有高回波损耗、低插入损耗、高可靠性、稳定性、机械耐磨性和抗腐蚀性、易于操作等特点，广泛应用于长距离通信、区域网络及光纤到户、视频传输、光纤感测等等领域。
光无源器件在光路中都要消耗能量，插入损耗是其主要性能指标。
光无源器件包括光纤连接器、光开关、光衰减器、光纤耦合器、波分复用器、光调制器、光滤波器、光隔离器、光环行器等。
它们在光路中分别可实现连接、能量衰减、反向隔离、分路或合路、信号调制、滤波等功能。
光无源器件有很多种，本文将讲述常用的几种—光纤衰减器、光纤环形器、光纤准直器、光纤隔离器、光纤传感器、光纤合束器和光纤起偏器。
光纤衰减器是一种非常重要的纤维光学无源器件，是光纤CATV中的一个不可缺少的器件。
从市场需求的角度看，一方面光衰减器正向着小型化、系列化、低价格方向发展。
另一方面由于普通型光衰减器已相当成熟，光衰减器正向着高性能方向发展，如智能化光衰减器，高回损光衰减器等。
到目前为止市场上已经形成了固定式、步进可调式、连续可调式及智能型光衰减器四种系列。
任何光纤系统传输数据的能力取决于接收器的光功率，如下图所示，其显示了接收光功率作用下的数据链路误码率。
（误码率是信噪比的倒数，例如误码率越高表示信噪比的信号越低。
）无论功率过高或者过低都会导致较高的误码率。
功率过高，接收放大器饱和，功率过低，可能会干扰信号产生噪音等问题。
光纤衰减器主要用于调整光功率到所需标准。
光纤环形器光纤环形器为非互易设备，只能沿单方向环行，反方向是隔离的。
光纤环形器除了有多个端口外,其工作原理与光纤隔离器类似,也是一种单项传输器件,主要用于单纤双向传输系统和光分插复用器中。
光纤准直器光纤准直器由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成。
它可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光)，或将外界平行(近似平行)光耦合至单模光纤内。
适用于扩展以及校准光纤端的输出光束，或耦合两光纤光束的装置。
十常见光无源器件制作工艺
十常见光无源器件制作工艺光无源器件，也被称为光波导器件或光学器件，是光通信领域中至关重要的组成部分。
光无源器件主要包括光纤、光耦合器、分束器、滤波器、波长分复用器等。
这些器件在光通信系统中起到了传输、分配、滤波等关键作用。
下面将介绍光无源器件制作的一般工艺流程。
1.光纤制作工艺光纤是光通信系统中最基础的无源器件。
光纤的制作工艺主要包括：预制棒拉制法、外气流法、内气流法和PCVD法。
其中，最常用的方法是PCVD法（Plasma Chemical Vapor Deposition），即等离子体化学气相沉积法。
PCVD法利用预制的石英玻璃作为基材，将基材放入反应室中，在高温下加入反应气体，通过化学反应和热反应生成二氧化硅，从而在玻璃表面形成纳米级别的光纤芯。
然后通过拉伸和涂覆等工艺，制作出具有高纯度、低损耗的光纤。
2.光耦合器制作工艺光耦合器用于将光信号从一个光波导传输到另一个光波导，是光通信系统中常见的无源器件。
光耦合器的制作工艺主要包括：硅基法、焕射损耗法和金属/微透镜法等。
其中，硅基法是最常见的制作工艺。
硅基法利用硅基材料作为基底，通过刻蚀技术制作出光波导结构，再利用电子束光刻技术和离子束刻蚀技术进行微结构的制作。
通过这些工艺步骤，可以实现光耦合器的制作。
3.分束器制作工艺分束器是将入射的光信号等比例地分离到不同的输出通道中的器件。
分束器的制作工艺主要包括：多模段法、多波长法、光纤法等。
其中，多模段法是最常用的制作工艺。
多模段法利用光波导的多模特性，通过调整光波导的宽度和长度等参数，实现光信号的分束效果。
此外，多波长法则是利用不同波长的光信号在光波导中的传输特性差异，实现光信号的分束。
4.滤波器制作工艺滤波器用于选择性地传输特定波长的光信号，常用于光通信系统中的波分复用和波长切换。
滤波器的制作工艺主要包括：干涉滤波器法、光波导滤波器法等。
干涉滤波器法利用光的干涉效应，通过将不同波长的光信号引入波导滤波器中，通过干涉效应来实现波长选择性的滤波。
光无源器件介绍范文
光无源器件介绍范文光无源器件，又称为光传输无源器件，是指在光通信或光网络中起到信号传输、辅助和转换的功能，但没有电源和活动部件的器件。
光无源器件包括各种被动元件，如光纤、光耦合器、光分路器、光滤波器、光合分器、光切换器等等。
在光通信和光网络中，光无源器件的使用非常广泛且至关重要。
首先，光纤是光无源器件中最基础和最关键的一个。
光纤的作用是将光信号传输到目标地点。
光纤由细长的玻璃或塑料材料制成，其核心是一个折射率较高的介质，被一个折射率较低的包层包围。
光纤的传输速度快、信号损耗小、带宽大，使其成为光通信和光网络中最常用的传输介质。
其次，光耦合器是光无源器件中一种常见的元件，用于实现光信号的耦合和分配。
光耦合器可以将入射光信号分配到多个输出端口，也可以将多个光信号通过耦合器的输入端口合并到一个输出端口。
光耦合器通常以光栅波导结构实现，其工作原理是通过光栅波导的折射率周期性变化将光信号耦合到不同的传输通道。
光分路器是另一种常见的光无源器件，用于将光信号按不同的比例分配到不同的输出通道。
光分路器通常采用耦合波导技术，通过改变波导的结构或尺寸使得不同的输出通道对应不同的传输损耗。
光分路器广泛应用于光网络中的信号分配、波长分割和波长选择等应用场景。
光滤波器是一种能够选择性地传递或阻挡特定波长的光信号的器件。
光滤波器通常采用薄膜多层堆积技术，通过控制多层膜材料的厚度和折射率来实现对特定波长的选择性透过或反射。
光滤波器在光通信中被广泛应用于波分复用和波分多路复用系统中，用于合并或分离不同波长的光信号。
此外，光合分器和光切换器也是光无源器件中的重要代表。
光合分器是一种能够将多个光信号合并到一个输出通道的器件，常用于光网络中信号的合并和集中。
光切换器则是一种能够通过调节输入和输出通道的连通状态实现光信号的切换的器件。
光切换器在光通信和光网络中能够实现对光路的切换、光路的互联等重要功能。
总之，光无源器件是光通信和光网络中不可或缺的一部分。
光无源器件简介
无源器件简介
1、光跳线：（光纤+两端的活动连接器）
传输模式：多模、单模。
活动连接器型式：FC/PC、ST/PC、SC/PC（两端活动连接器可相同也可不同）
FC/PC-FC/PC单模光跳线
SC/PC-SC/PC单模光跳线
ST/PC-ST/PC多模光跳线
说明：单模光纤为黄色，多模光纤为橙色。
2、波分复用器：
一般为单模耦合：
接口类型：
①适配器类型：FC（普遍）
②尾纤类型：FC/PC、SC/PC
工作波长：1310和1550、1480和1550等。
隔离度：大于18dB。
适配器输出型
（只有FC型）
尾纤输出型
（FC型、
SC型）
3、Y 型分路器：
一般为单模耦合：
接口类型：
①适配器类型：FC （普遍）②尾纤类型：FC/PC 、SC/PC 工作波长：1310或1550。
分光比：50/50、10/90。
4、小可变衰减器：
接口类型：只有FC/PC-FC/PC 这一种型号。
法兰式小可变衰减器
5、适配器：（法兰盘）
接口类型：FC 、ST 、SC 。
FC 型适配器
SC 型适配器 ST 型适配器
适配器输出型
（只有FC 型）
尾纤输出型 （FC 型、 SC 型）。
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
19
光纤耦合器的技术参数
(6) 工作波长范围
常见光无源器件
ILf
10lg
16K2
(1(3.K3))4
式中， K n。1 /当n0=1, =1.46时，
ILf。0.32dB
❖ (3) 由于两根光纤纤心直径不同，数值孔径不同也会引起 光纤连接器损耗。
3.1.2 光纤固定连接器
❖ 光纤固定连接器的作用是使一对或几对光纤之间永久性的 连接。
IL10(ldgBP u 输t 出光功率。插入损耗 越
小越好。
3.1.1 光纤活动连接器
❖(2) 回波损耗
❖ 回波损耗又称为后向反射损耗，是指光纤连接处，后向反 射光功率相对入射光功率的分贝数，其表达式为
RL10 (dlBg)Pr(3/.P 2in )
(3.4)
式中， I L为i 第i个输出端口的插入损耗； 的光功率； 为输P i n入的光功率。
❖ 2．附加损耗(Excess Loss)
P为o u第t i i个输出端口
EL10lg
i
Pouti Pin
(dB)
(3.5)
❖ 插入损耗是各输出端口的输出功率状况，不仅与固有损耗 有关，而且与分光比有很大的关系。
❖ 光纤活动连接器结构上差别很大，品种也很多， 但按功能可分成如下几部分：
❖ (1) 连接器插头(Plug Connector)：由插针体和若干外 部零件组成。
❖ (2) 转换器或适配器(Adapter)：即插座，可以连接同型 号插头，也可以连接不同型号插头，可以连一对插头，也 可以连接几对插头或多心插头。
3.1.2 光纤固定连接器
❖ 实现光纤熔接的设备是光纤熔接机，它由下述部分组成： (1)光纤的准直与夹紧结构；(2)光纤的对准机构；(3)电 弧放电机构；(4)电弧放电和电机驱动的控制机构。
《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。
02
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
01
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。
光无源器件的原理及应用
光无源器件的原理及应用光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。
它是一种光学元器件，其工艺原理遵守光学的基本规律及光线理论和电磁波理论、各项技术指标、多种计算公式和各种测试方法，与纤维光学、集成光学息息相关；因此它与电无源器件有本质的区别。
在光纤有线电视中，其起着连接、分配、隔离、滤波等作用。
实际上光无源器件有很多种，限于篇幅，此处仅讲述常用的几种—光分路器、光衰减器、光隔离器、连接器、跳线、光开关。
一、光纤活动连接器。
光纤活动连接器是实现光纤之间活动连接的无源光器件，它还有将光纤与有源器件、光纤与其它无源器件、光纤与系统和仪表进行连接的功能。
活动连接器伴随着光通信的发展而发展，现在已形成门类齐全、品种繁多的系统产品，是光纤应用领域中不可缺少的、应用最广泛的基础元件之一。
尽管光纤（缆）活动连接器在结构上千差万别，品种上多种多样，但按其功能可以分成如下几部分：连接器插头、光纤跳线、转换器、变换器等。
这些部件可以单独作为器件使用，也可以合在一起成为组件使用。
实际上，一个活动连接器习惯上是指两个连接器插头加一个转换器。
（1）连接器插头。
使光纤在转换器或变换器中完成插拔功能的部件称为插头，连接器插头由插针体和若干外部机械结构零件组成。
两个插头在插入转换器或变换器后可以实现光纤（缆）之间的对接；插头的机械结构用于对光纤进行有效的保护。
插针是一个带有微孔的精密圆柱体，其主要尺寸如下：外径Ф2.499±0.0005mm外径不圆度＜0.0005mm微孔直径Ф126±0.5μm微孔偏心量＜1μm微孔深度4mm 或 10mm插针外圆柱体光洁度▽14端面曲率半径20-60mm插针的材料有不锈钢、全陶瓷、玻璃和塑料几种。
现在市场上用得最多的是陶瓷，陶瓷材料具有极好的温度稳定性，耐磨性和抗腐蚀能力，但价格也较贵。
塑料插头价格便宜，但不耐用。
市场上也有较多插头在采用塑料冒充陶瓷，工程人员在购买时请注意识别。
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。
光无源器件电子通信专业
纤芯尺寸失配
纤芯不同心
数值孔径失配
折射率分布失配
3.1 连接器
外部损耗:
d
q
端面间隙
轴向倾角
x
横向偏移
菲涅尔反射
端面粗糙
3.1 连接器
５. 主要性能指标
插入损耗: 插入损耗是指光信号通过活动连接器后，输出光 功率相对输入光功率的分贝数
IL 10 lg Pout / Pin
回波损耗: 又称后向反射损耗，是指光纤连接处，后向反射 光功率相对入射光功率的分贝数
2×2定向光纤耦合器是构成其它光学元件的基础，它 的功能是把一根光纤输入的光功率分配给 2 根光纤， 可以用作不同分路比的功率分路器或功率组合器
1
2
4
3
2×2
1-2和3-4 为直通臂 1-3和2-4 为耦合臂
如1端输入,则2和3端输出, 4端无输出
3.2 光耦合器 ３. NN星形耦合器
NN星形耦合器的功能是把 N 根光纤输入的光功率组合在 一起，并均匀分配给 N 根输出光纤。这种耦合器可以用 作多端功率分路器或功率组合器。
各种单模光纤连接器的结构特点和性能指标
类型
结构和特性
结
插针套管(包括光纤) 端面形状
构
特
连接方式
点
连接器形状
平均插入损耗（dB）
最大插入损耗（dB）
性
能
重复性（dB）
指
互换性（dB）
标 回波损耗（dB）
插拔次数
使用温度范围
用途
FC/PC
凸球面 螺纹 圆形 0.2 0.3 0.1 0.1 40 1000
2×2耦合器组成的星形耦合器
1
5
9
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不能对光信号进行增强、放大、调制等操作的器件。
光无源器件包括分光器、耦合器、衰减器、反射镜、吸收器等。
这些器件在光通信、光传感和光学成像等方面具有重要作用。
分光器是将一束入射光根据波长或调制方式分成不同光路的光学器件。
在通讯领域中，光纤的直径只有几个微米，但每根光纤可同时传输数十个波长，这需要利用分光器将信号进行分离和合成。
分光器的制作方法主要有基于波导结构的压缩和拉伸工艺、叠层压缩和分子束外延等。
耦合器用于将两条或更多条光纤相互连接，将光信号从一条光纤耦合到另一条光纤。
耦合器的制造方法主要有基于双曲形结构和波导交汇结构的技术。
利用双曲形结构制造的耦合器具有高耦合效率和低损耗，而波导交汇结构的耦合器可以实现高效、紧凑和集成化。
衰减器是能够减弱入射信号强度的器件，用于调整光纤中的信号强度以及在实验室实现不同功率的光源。
衰减器的制作方法主要有基于杆状结构的烧蚀和双曲形结构的耦合器结构等。
反射镜是利用反射作用来将入射光束改变方向的光学器件。
对于公共开放空间的光通信系统，反射镜可以将信号从一个发射器中转向其他发射器，起到信号的传递作用。
同时，在复杂环境下，反射镜还可以用于减少干扰和增强信号强度。
吸收器是一种能够吸收光能的材料，可以用于遏制光呈现的噪声和干扰。
吸收器的制作需要材料具有高吸收率和低反射率。
具有强吸收性能的材料有石墨烯、金属钙锆锂等。
综上所述，光无源器件在通讯、光传感和光学成像等领域中发挥着重要作用。
其制造技术主要有压缩和拉伸工艺、叠层压缩、分子束外延和波导交汇结构等。
这些方法都需要具有高精度和稳定性的加工和测量工具，如亚微米级的光刻和显微镜。
未来，随着技术的发展和需求的增加，光无源器件将会得到进一步的研究和应用。
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光无源器件就是不含光能源的光功能的器件，是光纤通信设备的重要组成部分，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。
因其具有高回波损耗、低插入损耗、高可靠性、稳定性、机械耐磨性和抗腐蚀性、易于操作等特点，广泛应用于长距离通信、区域网络及光纤到户、视频传输、光纤感测等等领域。
光无源器件在光路中都要消耗能量，插入损耗是其主要性能指标。
光无源器件包括光纤连接器、光开关、光衰减器、光纤耦合器、波分复用器、光调制器、光滤波器、光隔离器、光环行器等。
它们在光路中分别可实现连接、能量衰减、反向隔离、分路或合路、信号调制、滤波等功能。
光无源器件有很多种，本文将讲述常用的几种—光纤衰减器、光纤环形器、光纤准直器、光纤隔离器、光纤传感器、光纤合束器和光纤起偏器。
光纤衰减器
光纤衰减器是一种非常重要的纤维光学无源器件，是光纤CATV 中的一个不可缺少的器件。
从市场需求的角度看，一方面光衰减器正向着小型化、系列化、低价格方向发展。
另一方面由于普通型光衰减器已相当成熟，光衰减器正向着高性能方向发展，如智能化光衰减器，高回损光衰减器等。
到目前为止市场上已经形成了固定式、步进可调式、连续可调式及智能型光衰减器四种系列。
任何光纤系统传输数据的能力取决于接收器的光功率，如下图所示，其显示了接收光功率作用下的数据链路误码率。
（误码率是信噪比的倒数，例如误码率越高表示信噪比的信号越低。
）无论功率过高或者过低都会导致较高的误码率。
光无源器件常见类型
功率过高，接收放大器饱和，功率过低，可能会干扰信号产生噪音等问题。
光纤衰减器主要用于调整光功率到所需标准。
光纤环形器
光纤环形器为非互易设备，只能沿单方向环行，反方向是隔离的。
光纤环形器除了有多个端口外,其工作原理与光纤隔离器类似,也是一种单项传输器件,主要用于单纤双向传输系统和光分插复用器中。
光纤准直器由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成。
它可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光)，或将外界平行(近似平行)光耦合至单模光纤内。
适用于扩展以及校准光纤端的输出光束，或耦合两光纤光束的装置。
其为含有光纤以及透镜的组件，且可产生平行光束。
若已经制造出光纤准直器，则通过调节光纤以及透镜的位置，获得平行光束，且通常需要极其精密的调整。
光纤准直器汇聚的能量越多，就可以形成来源并将此能源透射进光纤端。
光纤准直器可采用不同波长（850nm,980nm,1060nm,1310nm,1550nm)或选用不同光纤类型（单模光纤,多模光纤,PM光纤,以及LMA光纤等）。
光纤隔离器
在CATV光传输系统中，由于光纤活动连接器，光纤熔接头，光学元件的存在和光纤本身的瑞利散射作用，总是存在反射光波，对系统性能产生有害的影响，因此就必须采用光隔离器消除反射波的影响，在光反射机，光放大器中都装有光隔离器。
隔离器由起偏器，旋光器和检偏器三部分组成。
起偏器是一种光学器件，当光束入射到它上面时，其输出光束变成了某一方向的线性偏振光，该方向就是起偏器的偏振轴。
当入射光的偏振方向与起偏器的偏振轴垂直时光不能通过，因此起偏器又可作检偏器用。
旋光器由旋光性材料和套在外面的永久磁铁组成，借助磁光效应，使通过它的光的偏振方向发生一定程度的旋转。
在CATV系统中对光隔离器性能的要求是：正向损耗低、反向隔离度高、回波损耗高、器件体积小、环境性能好。
由于光隔离器比较贵重，从成本考虑，一般应用在光源中，光纤线路中不用。
如果光隔离器价格便宜，插入损耗又小，可以在线路中应用，以提高系统性能。
光纤传感器
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。
传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展，满足了各类控制装置及系统对信息的获取与传输提出的更高要求，使得各领域的自动化程度越来越高，作为系统信息获取与传输核心器件的光纤传感器的研究非常重要。
光纤合束器是在熔融拉锥光纤束（TFB）的基础上制备的光纤器件。
它是将一束光纤剥去涂覆层，然后以一定方式排列在一起，在高温中加热使之熔化，同时向相反方向拉伸光纤束，光纤加热区域熔融成为熔锥光纤束。
根据使用功能分类，光纤合束器可以分为两大类：功率合束器和泵浦合束器。
功率合束器就是将多路单模激光合束到一根光纤中输出，用来提高激光的输出功率（也称单模-多模光纤合束器）。
泵浦合束器主要是将多路泵浦光合束到一根光纤中输出，主要用来提高泵浦功率（也称多模-多模光纤合束器）。
按照其构成方式也可以分成两类，不包含信号光纤的Nx1光纤合束器和包含信号光纤的（N+1）光纤合束器。
光纤起偏器
偏振光合束器/分束器（PBC/S）可以被用作偏振光合束器将两根PM输入光纤的光束集合至1根单输出光束,或者偏振光分束器将一根输入光纤的光束分离至正交偏振状态的两根输出光纤。
这种器件广泛应用于EDFA、耦合器、电信系统中，偏振模式的色散补偿器。
光纤在线起偏器（检偏器）设计用于通过线偏振光，阻止随机偏振光，也可用来增强偏振信号的消光比。
工作波长范围最大可达50nm，较高的偏振消光比，极其适合用于光纤网络和偏振测量，特别是偏振分析、控制和监测，在保偏光纤放大器、保偏光纤激光器等产品中应用极广。
飞速光纤()可供应上述所有的光无源器件，同时也供应CWDM/DWDM波分复用器，光波导分路器，EDFA放大器，OEO中继器，衰减器等。
还可提供定制化服务，如需了解更多，请直接访问飞速光纤官网。