讲解光纤通信中的无源器件和子系统电子教案

Coadna
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基于液晶技术的WSS
闪耀光栅和空间光调制器分别位于透镜的前后焦面上，构成一个2f系统。
偏振转换组件：将一束随机偏振光转换为两束相互平行的同偏振态的线 偏振光（液晶只能控制线偏振光）。这两束光在系统中以完全相同的方 式传输，只在空间光调制器反射时，二者的光路相互倒换。
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熔融拉锥光纤耦合器的装配工艺
熔融拉锥区域被两个胶团 以桥式悬空保护
小金属管 – 尾纤为 250um外径的裸光纤
大金属管 – 尾纤由 900um外径的套管保护
ABS封装盒 – 尾纤由外 径2-3mm的皮线保护
光纤耦合器外封装照片
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什么是WSS？
波长色散分离元件 WSS
空间光调制器
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反射式闪耀光栅 阵列波导光栅
透射式相位光栅
MEMS微镜阵列
液晶阵列 LCOS（硅基液晶）芯片
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基于液晶技术的WSS
双折射楔角片
位移晶体型
位移晶体 2b0y2Z0./J8./W18an, NGIA-HUST
tan
1nneo22
1
tan
no2 tan2
ne2
c
arctan
ne no
maxarcta12nnnoe
no ne
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偏振无关型光隔离器
楔角片型
渥拉斯顿棱镜
arc n o sn e itn a n
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反射式装配工艺
预装配
理论与工程实践完美吻合
透射式装配工艺
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光隔离器的工程实现
隔离器芯结构1
隔离器芯结构2
装配步骤1
装配步骤2
由三部分之间的对准简化为两部分之间的对准
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光环行器的工程实现
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光有源器件和无源器件
光有源器件: 存在光→电、电→光或者光→光转换
➢ 电→ 光转换：半导体激光器 ➢ 光→ 电转换：光探测器
➢ 光→ 光转换：掺铒光纤放大器，波长转换器
光无源器件: 不存在光→电、电→光或者光→光转换
➢ 光开关、POADM、VOA、可调滤波器等：需要电子控制，但是
不存在光→电、电→光或者光→光转换，属于光无源器件
渥拉斯顿棱镜的变型 12
位移晶体型与楔角片型的对比
2
E1 E2*dxdy
T
E1 2dxdyE2 2dxdy
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光环形器的外观
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实用光环行器的工作原理
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全光网络中的动态光器件
OXC节点
ROADM节点
全光网络中需要什么器件？
WSS – 波长选择开关，进行波长粒度的光交换 WC – 波长转换器，减少波长阻塞 TODC – 可调光学色散补偿器，进行波长粒度的动态色散补偿 OPM – 光性能监控模块，用于全光网络的管理 TOF – 可调光学滤波器，是OPM中的关键器件
液晶
透射式结构
反射式结构
线偏振光经过楔角片时发生折射，偏角取决于楔角片的折射率，控制线偏振
光的偏振方向，以o光或者e光通过时，折射率分别为no或者ne，因此偏角不
同。多个液晶芯片和楔角片叠加，对一束线偏振的入射光得到多个可能的折 射输出方向。 采用反射式结构则可以对光路进行折叠，得到更加紧凑的器件结构。
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实用光环行器的改进方法
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偏振光合束器的改进方法
缩小尺寸 降低成本
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无处不在的光纤准直器?
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光纤准直器的装配工艺
OXC 光路由器
ROADM 可重构光分插复用器
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复用/解复用器 集成光学（PLC）分路器
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ROADM节点中的光器件
光开关
可调光衰减器（VOA）
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光纤耦合器
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光无源器件和子系统
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光环行器芯 典型的三部分之间互调
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WDM器件的反射端口装配工艺
1,2,n
公共端
滤波片
反射端
1 ,2 , m 1 ,m 1 , n
预装配- 根据空气隙的干涉条纹 来判断贴装平整度
透射端
m
光学对准：
保护结构 – 自聚焦透镜与金 属管之间不接触，以免破坏已 对准的光路
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光无源器件和子系统 从原理到工程实践 全光网络中的动态光器件
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偏振相关型光隔离器
Malus Law
I I0co2s
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偏振无关型光隔离器
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铌酸锂 磷化铟
光波导结构
绝缘体上硅 聚合物
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光波导制作工艺
硅基二氧化硅 (SiO2/Si) 光 波导工艺
玻璃光波导 工艺
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光无源器件和子系统 从原理到工程实践 全光网络中的动态光器件
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基于液晶技术的WSS
光纤通信中的无源器件和子系统
光无源器件和子系统 从原理到工程实践 全光网络中的动态光器件
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传输系统中的光器件
半导体激光器
掺铒光纤放大器（EDFA）
光探测器
光纤
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复用/解复用器
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全光网络中的子系统