学习笔记 光器件知识

1.光通信用光器件分类:

光无源器件Optical Passive Devices （光被动器件）光有源器件Optical Active Devices （光主动器件）

1.1简介：光无源器件

光纤通信系统中应用的光无源器件有光连接器、光耦合器、光隔离器、光衰减器、光开关，光滤波器和光波分复用器等。

光无源器件在光纤通信系统中的功能是对输入的光信号作被动操作，如光束的分波和合波、分束和合束、光的开关、衰减和偏振控制等。类似于电子电路中的电阻、电容和电感元件。

1.2简介：光有源器件

光纤通信系统中应用的光有源器件有信号光源、泵浦光源、探测器、光调制器和光放大

器等。

光有源器件在光纤通信系统中的功能是对光信号作主动操作，包括光信号的发射、探测

和放大、光调制和波长变换等。并非接通电源的光器件都是有源器件。

2.光无源器件详细知识

虽然对各种光无源器件的特性有不同的要求，但普遍的要求是插入损耗小、反射损耗大、

工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、隔离度高、价格便宜，许多光无源器件还要求便于集成。

2.1光纤连接及光纤连接器

2.1.1光纤连接：永久性连接，活动性连接

永久性连接主要采用熔接法实现，借助光纤熔接机完成；活动性连接主要利用光纤连接

器实现。

2.1.2光纤连接器

基本构成：两个配合插头和一个耦合管。

插针体

插针体

五种结构：套管结构，双锥结构，V型槽结构，球面定心结构，透镜耦合结构

连接器种类：

性能指标:

(A) 插入损耗：

心…10 lg ? (dB )

(B) 回波损耗：

p

尺£ = 一1°孑)

(C) 重复性和互换性

我们的器材参数：

所有的光无源器材都是FC/APC接口，光源是FC/PC接口(通过PC-APC跳线转接)。

插入损耗：0.63db左右(以Faraday Rotator为例)

回波损耗：60db左右(以Faraday Rotator为例)

2.2光耦合器

附：光纤分束器是将一根光纤内的波长、能量、偏振等特性进行重新分配到不同光纤的一种

器件。

分能量的一般叫光纤分路器或者光纤耦合器；

分波长的是波分复用器；

分偏振的是偏振分束器；

作用：使传输中的光信号在特殊结构的耦合区发生耦合并进行再分配。

类型：定向耦合器(X型)；Y型分路器；星型耦合器；树形耦合器

定向耦合器：光信号从端1传输到端3，一部分从端4输出，端2无输出；光信号从端3传输到端1，一部分从端2输出，端4无输出。定向耦合器可用作分路器，不能用作合路器。

Y型耦合器：把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光

信号组合在一起输入一根光纤。

隔离度:

Z=-101g£(dB)

X型光耦合器由输入端1输入的光功率P1

应从输出端

3

和输出端4输出，输入端2理论上

应无光功率输出。但实际上输入端2还是有少量光功率输出（P2），其大小就表示了1、2定向*

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，一部分光功率从传

输，另一部分则由“耦合臂”传到另一光路。

“直通臂”继续

特性参数:

插入损耗：

附加损耗：

£.Z = 101g—= 101g

光纤耦合器的附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，损

耗；而插入损耗则表示的是各个输出端口的输出功率状况也有

分光比的影响。

分光比：

反映的是器件制作过程带来的固有

，不仅有固有损耗的因素，而且

耦合比:

P o

u g

CR = 5^x100%

P羁

两个端口的隔离程度。

我们器材的参数：

Insertion loss ( portl to port2)/( portl to port3) =3.44/3.79

Min. Ext in ction Ratio ( portl to port2)/( portl to port3) =26/23 输出端口有疑问，需核实2.3光隔离器

作用：在光通路中防止光反射回光源，只允许光信号单向传输。组成与原理：

光隔离器

起偏器法拉第加转器检儡器

特性参数：

插入损耗：

隔离度：

◎,=10仗上j（dB ）

2.4光环形器

光环行器除了有多个端口外，其工作原理与隔离器类似。

在三端口环行器中，端口1输入的光信号在端口2输出，端口2输入的光信号在端口3输出，端口3输入的光信号在端口1输出。

(a)

三端口光环行器

(b)四端□光环行器

2.5光衰减器

作用：对光能量进行预期的衰减，使光能量减少。

分类(按工作原理)：合器型光衰减器、位移型光衰减器和衰减片型光衰减器

衰减片型光衰减器是直接将具有吸收特性的衰减片，固定在光纤的端面上或光传输通路

中，达到衰减信号的目的，可制成固定光衰减器也可制成可变光衰减器。

2.6光开关

作用：转换光路，实现光交换

端口分类：根据输入和输出端口数不同，光开关可分为1 x 1,1 X 2, 1X N , 2 X 2, M X N等多种。

机械式光开关：

利用机械装置驱动光学元件实现光路转换。插入损耗小，隔离度高，串扰小，技术成熟；

Q

(b)幅矗桟神和鋪尙幕神旳齊府船

死片

輪入尢纤

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