光器件基础知识
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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
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
…
…
T形
星形
(a)
(b )
1
2
1 2
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。
1＋2＋N
…
4
3
N
定向
波分
(c)
(d )
图 3.28 常用耦合器的类型
这种耦合器主要用作不同分路比的 功率分配器或功率组合器。星形耦合器这
n×m耦合器，见图3.28(b)，其 功能是把n根光纤输入的光功率组合在一 起，均匀地分配给m根光纤， m和n不一 定相等。这种耦合器通常用作多端功率分 配器。
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
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。
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℃)
1、2 a b
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。
定向耦合器这是一种2×2的3端或4
波分复用器/解复用器(也称合波器 /分波器)这是一种与波长有关的耦合器， 见图3.28(d)。波分复用器的功能是把多 个不同波长的发射机输出的光信号组合 在一起，输入到一根光纤；解复用器是 把一根光纤输出的多个不同波长的光信 号， 分配给不同的接收机。
2.
输 入光
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
表 3.5 光纤连接器一般性能
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
光 纤a
1
光 强度
2
输 出光
1
5
9
4
光 纤b
3
2
6
10
(a)
3
7
11
4
8
12
(c) (b)
图 3.29
(a)定向耦合器； (b) 8×8星形耦合器； (c) 由12个2×2耦合器组成的 8×8星形耦合器
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。这种方法 可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型 耦合器和波分解复用器。图3.29(a)和(b) 分 别 示 出 单 模 2×2 定 向 耦 合 器 和 多 模 n×n星形耦合器的结构。单模星形耦合 器的端数受到一定限制，通常可以用 2×2耦合器组成，图3.29(c)示出由12个 单模2×2耦合器组成的8×8星形耦合器。
6、波长依存损耗：WDL:Wavelength
Dependent Loss
IL
WDL CH1
10.4
CH210.2来自CH310CH4
9.8
CH5
9.6 CH6
9.4
1260nm
1360nm
1460nm
1560nm
CH7
W av elen gt h
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。
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:ILmax-ILmin
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
ROSA
1.Profile 2.Introduction of basic parameters 3.TOSA,ROSA and BOSA (Active devices) 4. Passive devices
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
…
…
T形
星形
(a)
(b )
1
2
1 2
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。
1＋2＋N
…
4
3
N
定向
波分
(c)
(d )
图 3.28 常用耦合器的类型
这种耦合器主要用作不同分路比的 功率分配器或功率组合器。星形耦合器这
n×m耦合器，见图3.28(b)，其 功能是把n根光纤输入的光功率组合在一 起，均匀地分配给m根光纤， m和n不一 定相等。这种耦合器通常用作多端功率分 配器。
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
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。
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℃)
1、2 a b
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。
定向耦合器这是一种2×2的3端或4
波分复用器/解复用器(也称合波器 /分波器)这是一种与波长有关的耦合器， 见图3.28(d)。波分复用器的功能是把多 个不同波长的发射机输出的光信号组合 在一起，输入到一根光纤；解复用器是 把一根光纤输出的多个不同波长的光信 号， 分配给不同的接收机。
2.
输 入光
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
表 3.5 光纤连接器一般性能
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
光 纤a
1
光 强度
2
输 出光
1
5
9
4
光 纤b
3
2
6
10
(a)
3
7
11
4
8
12
(c) (b)
图 3.29
(a)定向耦合器； (b) 8×8星形耦合器； (c) 由12个2×2耦合器组成的 8×8星形耦合器
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。这种方法 可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型 耦合器和波分解复用器。图3.29(a)和(b) 分 别 示 出 单 模 2×2 定 向 耦 合 器 和 多 模 n×n星形耦合器的结构。单模星形耦合 器的端数受到一定限制，通常可以用 2×2耦合器组成，图3.29(c)示出由12个 单模2×2耦合器组成的8×8星形耦合器。
6、波长依存损耗：WDL:Wavelength
Dependent Loss
IL
WDL CH1
10.4
CH210.2来自CH310CH4
9.8
CH5
9.6 CH6
9.4
1260nm
1360nm
1460nm
1560nm
CH7
W av elen gt h
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。
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:ILmax-ILmin
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
ROSA