光纤耦合器

光纤耦合器

班级：122081 学号：20081003503 姓名：伍士杰

主要从1。光纤耦合器的工作原理2。光纤耦合器的技术参数3。几种类型耦合器三个方面介绍光线耦合器

一．光纤耦合器的工作原理：

光纤耦合器是把一个或多个光输入分配给一个或多个光输出实现光信号分路/合路的功能器件。它是一个无源器件。

光纤耦合器的耦合机理是基于光纤的消逝场的模式理论。多模与单模光纤均可做成耦合器。一般有两种结构型式： 1. 拼接式， 2. 熔融拉锥式.

1．拼接式：将光纤埋入玻璃块中的弧形槽中，在光纤侧面进行研磨抛光，后将经研磨的两根光纤拼接在一起，靠透过纤芯—包层界面的消逝场产生耦合。原理如下图所示：

2．熔融拉锥式：将两根或多根光纤扭绞在一起，经过对耦合部分加热熔融并拉伸而形成双锥形耦合区。如下图所示：

下面介绍几种典型光纤耦合器的结构：

其中四端口耦合器又是最基本的结构。

二．光纤耦合器的技术参数

主要技术参数有插入损耗、附加损耗、分光比与隔离度或串扰。

以四端口耦合器结构图为例。

1. 插损损耗Li

插损损耗指通过耦合器的一个光通道所引入的功率损耗。通常以一特定端口（3或4）的输出功率P0与一输入端口（1或2）的输入功率Pi之比的对数Li 来表示，即

Li=10lg(P0/Pi) [dB]

2．附加损耗Le

附加损耗指一输入端口的输入功率Pi与各输出端口功率和的比值的对数。对于2*2四端口光纤耦合器，Le可表示为

Le=10lg[Pi/(P3+P0)] [dB]

3．分光比SR

分光比（或称耦合比）指一输出端口光功率与各端口总输出功率之比，即

SR=P0/(P0+ P3)*100%

4．串扰Lc

串扰是指由1端口输入功率Pi泄露到2端口的功率P2比值的对数，而其比值倒数的对数称为隔离度或方向性，串扰为正，方向性为负，串扰Lc可表示为

Lc=10lgP2/Pi [dB]

三.几种类型耦合器

1．棒状透镜微型耦合器

棒状透镜微型耦合器是在两个四分之一焦距的渐变折射率圆柱型透镜中间夹有一层半透明涂层镜面而构成的。输入光（功率为P1）投射到第一个圆柱形透镜，光被半透明镜面反射回来耦合进第二根光纤，而投射光则聚焦在第二个圆柱透镜并耦合进第三根光纤从而实现了分光功能，如下图所示。这种棒状透镜微型耦合器的特点是结构紧凑、简单，插入损耗低（小于1db）。

2．集成光波导型耦合器

集成光波导型耦合器主要采用沉积、光刻、扩散等工艺技术实现的光耦合器。沉积是在基体上镀膜，光刻是在膜上刻出所需的图案，扩散使光刻形成的膜层图案在基体内形成光波导。如图所示为最简单的Y型（1x2）分支耦合器的基本结构

3．激光可变输出耦合器

如图所示：两块斜面靠的很近的等腰直角棱镜，激光束通过棱镜射到斜面时，由于激光束在斜面上的入射角大于临界角，两斜面之间的空气间隙内将有一个隐失波场，在波场的耦合作用下，光波可以从一块棱镜透射到另一块棱镜。透射量的多少与棱镜两斜面间空气间隙的间隔有关，利用这一原理可以制作激光可变输出耦合器。