光纤通信 第五章 光纤线路技术及器件 光环形器
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Iso=10logP Poi (dB ) Pi’：反向输入光隔离器的光信号功率 Po’：返回输入端口的光功率
值越大越好
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13
偏振相关损耗和偏振模色散
偏振相关损耗（PDL）：指输入光偏振 态发生变化而其它参数不变时，器件插 入损耗的最大变化量，是衡量器件插入 损耗受偏振态影响程度的指标。
端 口
1
2
3
4
z
y
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18
分束/合束镜
将任意状态的输入光变成分解成两束偏 振方向垂直的偏振分量
双折射平行平板、楔形双折射晶体
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19
偏振旋转镜
90度非互易旋转器
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20
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21
端口1→端口2
端 x口
1 23 4 5 6
端 口
1
2
3
4
z
y
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单芯型按结构可分为调心型和非调心型：非 调心型内部没有调心机构,靠光纤活动连接 器结构组件之间的精密配合来达到最佳耦合
常用的非调心型结构有以下几种：套管结构、 双锥结构、V型槽结构、微透镜结构以及自 聚焦透镜结构等
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16
应用
双向通信中的重要器件，完成正反向传 输光的分离
单纤双向通信、上/下话路、合波/分波 及色散补偿等
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17
结构
光 分 偏 光 偏分 光 纤 束 振 束 振束 纤 准 合 旋 变 旋合 准 直 束 转 换 转束 直 器 镜 镜 器 镜镜 器
端 x口
1 23 4 5 6
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25
光纤的连接
光纤的连接将两根光纤端面结合在一起， 实现光信号的持续传输。
根据连接方式的不同，可分为活动连接和 固定连接。
利用活动连接器是实现活动连接的主要方 法
熔接法是固定连接的主要方法
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26
活动连接器
连接两根光纤或光缆使其成为光通路的 可以重复装拆的活接头
22
端口2→端口3
端 x口
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端 口
1
2
3
4
z
y
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端口3→端口4
端 x口
1 23 4 5 6
端 口
1
2
3
4
z
y
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技术指标
包括插入损耗、回波损耗、隔离度、串 音、偏振相关损耗、偏振模色散等
串音指两个不相邻端口之间理论上不能 接收到光信号但实际中由于种种原因而 接收到的功率以dB表示的相对值，
磁光材料有钇铁石榴石（YIG）、铋铁石榴
石（SIC）等。
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7
偏振相关型光隔离器
由起偏器、检偏器和旋光器三部分组成。
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8
Leabharlann Baidu
偏振无关型光隔离器
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9
主要技术指标
插入损耗 回波损耗 隔离度
偏振相关损耗（PDL） 偏振模色散（PMD）
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偏振模色散（PMD）：指通过器件的信 号光不同偏振态之间的相位延迟差。
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15
光环形器(circulator)
多端口非互易 N（N>2）个端口 光由端口1>端口2；
由端口2>端口3;
…… 若端口N输入的光可由
端口1输出，称为环行 器，若不可以，称为准 环行器
10
插入损耗(IL)
指在光隔离器通光方向上传输的光信号由 于引入光隔离器而产生的附加损耗。
IL=10logPo Pi
(dB )
Pi：输入的光信号功率，
Pi
Po
Po ：经过光隔离器后的功率，
显然， IL值越小越好。
光隔离器的插入损耗来源于偏振器、法拉 第旋转器等各部分的插入损耗。
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3
光纤线路技术
为了实现光信号从发射机至接收机的传 送，在整个光纤的传输线路上既需要解 决由光纤损耗、色散及非线性引起的信 号衰减和畸变等问题，还需要解决信号 的调制、信号的选路、线路的连接、光 功率的分配、光功率的控制、杂散光的 隔离等一系列工程实践问题。
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4
无源器件和有源器件
无源器件(passive device)：本身不发生 光电或电光转换的器件。如光隔离器、 光耦合器、光环形器等实现连接光路、 分配光功率以及合波和分波等作用。
有源器件(active device)：本身会发生光 电或电光转换的器件，如激光器、光电 检测器、光放大器等。
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5
光隔离器(isolator)
光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。
法拉第效应是法拉第在1845年首先观察到的 不具有旋光性的材料在磁场作用下使通过该
物质的光的偏振方向发生旋转，也称磁致旋
光效应。沿磁场方向传输的偏振光，其偏振
方向旋转角度q=VBL (B磁场强度，L材料长
度，V维尔德常数为材料的特性常数)。
偏振方向的旋转只与磁场强度的方向有关， 而与光传播的方向无关。
用于光源到光纤、光纤到光纤、光纤与 深测器、器件之间等的连接
必须具备损耗低、体积小、重量轻、可 靠性高、便于操作、重复性和互换性好 以及价格低廉等优点。要求能承受机械 振动和冲击、适应一定的温度和湿度环 境条件、装拆时防止杂质污染的保护措 施。
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27
分类
可分为单芯型和多芯型
可分为多模和单模
11
回波损耗(RL)
回波损耗：指由于构成光隔离器的各元 件、光纤以及空气折射率失配引起的反 射造成的对入射光信号的衰减。
RL =10logPr Pi
(dB ) Pi
Pr
Pi：正向输入光隔离器的光信号功率 Pr ：返回输入端口的光功率
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12
隔离度
指在逆光隔离器通光方向上传输的光信 号由于引入光隔离器而产生的损耗
光隔离器是一种只允许光沿一个方向通 过而在相反方向阻挡光通过的光无源器 件
作用：防止光路中的后向传输光对光源 以及光路系统产生不良影响
例如：半导体激光器、光纤放大器
应用：光纤通信、光信息处理系统、光 纤传感以及精密光学测量系统等
分类：偏振相关型和偏振无关型两类
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6
法拉第旋光效应
光纤通信
Fiber-Optic Communication Technology
2005/2006学年第二学期
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1
第五章 光纤线路技术及器件
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2
主要内容
一、光隔离器和光环形器 二、光纤的连接 三、光衰减器和光开关 四、光纤耦合器 五、光纤光栅 六、波分复用器件 七、平面及矩形光波导技术及器件 八、光放大器 九、色散补偿技术
值越大越好
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偏振相关损耗和偏振模色散
偏振相关损耗（PDL）：指输入光偏振 态发生变化而其它参数不变时，器件插 入损耗的最大变化量，是衡量器件插入 损耗受偏振态影响程度的指标。
端 口
1
2
3
4
z
y
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分束/合束镜
将任意状态的输入光变成分解成两束偏 振方向垂直的偏振分量
双折射平行平板、楔形双折射晶体
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19
偏振旋转镜
90度非互易旋转器
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端口1→端口2
端 x口
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端 口
1
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3
4
z
y
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单芯型按结构可分为调心型和非调心型：非 调心型内部没有调心机构,靠光纤活动连接 器结构组件之间的精密配合来达到最佳耦合
常用的非调心型结构有以下几种：套管结构、 双锥结构、V型槽结构、微透镜结构以及自 聚焦透镜结构等
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应用
双向通信中的重要器件，完成正反向传 输光的分离
单纤双向通信、上/下话路、合波/分波 及色散补偿等
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17
结构
光 分 偏 光 偏分 光 纤 束 振 束 振束 纤 准 合 旋 变 旋合 准 直 束 转 换 转束 直 器 镜 镜 器 镜镜 器
端 x口
1 23 4 5 6
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光纤的连接
光纤的连接将两根光纤端面结合在一起， 实现光信号的持续传输。
根据连接方式的不同，可分为活动连接和 固定连接。
利用活动连接器是实现活动连接的主要方 法
熔接法是固定连接的主要方法
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活动连接器
连接两根光纤或光缆使其成为光通路的 可以重复装拆的活接头
22
端口2→端口3
端 x口
1 23 4 5 6
端 口
1
2
3
4
z
y
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端口3→端口4
端 x口
1 23 4 5 6
端 口
1
2
3
4
z
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技术指标
包括插入损耗、回波损耗、隔离度、串 音、偏振相关损耗、偏振模色散等
串音指两个不相邻端口之间理论上不能 接收到光信号但实际中由于种种原因而 接收到的功率以dB表示的相对值，
磁光材料有钇铁石榴石（YIG）、铋铁石榴
石（SIC）等。
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偏振相关型光隔离器
由起偏器、检偏器和旋光器三部分组成。
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8
Leabharlann Baidu
偏振无关型光隔离器
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9
主要技术指标
插入损耗 回波损耗 隔离度
偏振相关损耗（PDL） 偏振模色散（PMD）
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偏振模色散（PMD）：指通过器件的信 号光不同偏振态之间的相位延迟差。
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光环形器(circulator)
多端口非互易 N（N>2）个端口 光由端口1>端口2；
由端口2>端口3;
…… 若端口N输入的光可由
端口1输出，称为环行 器，若不可以，称为准 环行器
10
插入损耗(IL)
指在光隔离器通光方向上传输的光信号由 于引入光隔离器而产生的附加损耗。
IL=10logPo Pi
(dB )
Pi：输入的光信号功率，
Pi
Po
Po ：经过光隔离器后的功率，
显然， IL值越小越好。
光隔离器的插入损耗来源于偏振器、法拉 第旋转器等各部分的插入损耗。
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3
光纤线路技术
为了实现光信号从发射机至接收机的传 送，在整个光纤的传输线路上既需要解 决由光纤损耗、色散及非线性引起的信 号衰减和畸变等问题，还需要解决信号 的调制、信号的选路、线路的连接、光 功率的分配、光功率的控制、杂散光的 隔离等一系列工程实践问题。
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无源器件和有源器件
无源器件(passive device)：本身不发生 光电或电光转换的器件。如光隔离器、 光耦合器、光环形器等实现连接光路、 分配光功率以及合波和分波等作用。
有源器件(active device)：本身会发生光 电或电光转换的器件，如激光器、光电 检测器、光放大器等。
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5
光隔离器(isolator)
光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。
法拉第效应是法拉第在1845年首先观察到的 不具有旋光性的材料在磁场作用下使通过该
物质的光的偏振方向发生旋转，也称磁致旋
光效应。沿磁场方向传输的偏振光，其偏振
方向旋转角度q=VBL (B磁场强度，L材料长
度，V维尔德常数为材料的特性常数)。
偏振方向的旋转只与磁场强度的方向有关， 而与光传播的方向无关。
用于光源到光纤、光纤到光纤、光纤与 深测器、器件之间等的连接
必须具备损耗低、体积小、重量轻、可 靠性高、便于操作、重复性和互换性好 以及价格低廉等优点。要求能承受机械 振动和冲击、适应一定的温度和湿度环 境条件、装拆时防止杂质污染的保护措 施。
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分类
可分为单芯型和多芯型
可分为多模和单模
11
回波损耗(RL)
回波损耗：指由于构成光隔离器的各元 件、光纤以及空气折射率失配引起的反 射造成的对入射光信号的衰减。
RL =10logPr Pi
(dB ) Pi
Pr
Pi：正向输入光隔离器的光信号功率 Pr ：返回输入端口的光功率
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隔离度
指在逆光隔离器通光方向上传输的光信 号由于引入光隔离器而产生的损耗
光隔离器是一种只允许光沿一个方向通 过而在相反方向阻挡光通过的光无源器 件
作用：防止光路中的后向传输光对光源 以及光路系统产生不良影响
例如：半导体激光器、光纤放大器
应用：光纤通信、光信息处理系统、光 纤传感以及精密光学测量系统等
分类：偏振相关型和偏振无关型两类
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6
法拉第旋光效应
光纤通信
Fiber-Optic Communication Technology
2005/2006学年第二学期
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1
第五章 光纤线路技术及器件
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2
主要内容
一、光隔离器和光环形器 二、光纤的连接 三、光衰减器和光开关 四、光纤耦合器 五、光纤光栅 六、波分复用器件 七、平面及矩形光波导技术及器件 八、光放大器 九、色散补偿技术