第8章 耦合器与连接器要点

(3)激光熔接
如用激光器加热并熔接光纤，其特点是加热环境 非常干净，接头强度高，但设备昂贵。
光纤固定连接器

实现光纤熔接的设备是光纤熔接机，它由下述部 分组成：(1)光纤的准直与夹紧结构；(2)光纤的对 准机构；(3)电弧放电机构；(4)电弧放电和电机驱 动的控制机构。

以下是详细介绍。
连接器和接头
连接器是实现光纤与光纤之间 可拆卸连接的器件。（活动连接） 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。 ������ 接头是实现光纤与光纤之间的 永久性连接。（固定连接） 主要用于光纤线路的构成。
连接器原理
图8.1 光纤与光纤之间连接损耗产生的原因 (a)横向错位 (b)角向错位 (c ) 端面之间有间隔 (d) 端面不平滑

(3) 套管式固定接头 与活动连接器一样，其主要零件也是插针和套筒 。插入损耗在0.1 dB以下。
熔接
电极 裸光纤
定位单元
图8.20 电弧熔接
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粘接
光纤 光纤
型槽 光纤
精密套筒 光纤
松套管
三根棒
图8.21 各类机械式接头
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图8.22 熔融玻璃棒接头的弯曲部位
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连接点的反射
纤芯 包层
纤芯
包层
图8.17 减少连接反射的两种方法 (a)物理接触 (b)倾斜端面
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光纤头预处理

刻痕-断裂 研磨-抛光
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ห้องสมุดไป่ตู้氧树脂
套筒
光缆
裸光纤
图8.18 将光纤固定在套筒内
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接头

接头通常指永久性的光纤连接

熔接 粘结
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光纤固定连接器

光纤固定连接器的作用是使一对或几对光纤之 间永久性的连接。

制作固定接头的方法有熔接法、V形槽法、套
管法等。

1．熔接法
用熔接法制作固定连接器，是光纤固定连接的
主要方法。
光纤固定连接器

它采用加热的方法将光纤熔接在一起，只 要操作得当，熔接机设计合理，连接插入 损耗很小，后向反射光近似为零，可以得 到非常理想的光纤固定接头。
光纤固定连接器

光纤加热和熔化的方法有三种，如图所示。
光纤连接器

光纤连接器可分为两大类：活动连接器和固定连 接器。
1
2
光纤活动 连接器
光纤固定 连接器
光纤连接的主要方式
1.固定连接。主要用于光缆线路中光纤间的永久性 连接，多采用熔接，也有采用粘接和机械连接。特 点是接头损耗小，机械强度较高。设备需要熔接机。 2.活动连接。主要用于光纤与传输系统设备以及与 仪表间的连接，主要是通过光连接插头进行连接。 特点是接头灵活较好，调换连接点方便，损耗和反 射较大是这种连接方式的不足。现在插损方面也已 经很好了,性价比较高。 3.临时连接。测量尾纤与被测光纤间的耦合连接， 一般采用此方法连接。特点是方便灵活，成本低， 对损耗要求不高，临时测量时多采用此方式连接。

这种接头携带方便，操作简单，不需要贵重的仪
表和设备。V 形槽的结构是多样的，图为 FMS-1
型光纤固定连接器的结构图。
光纤固定连接器

(2) 毛细管固定接头 毛细管固定接头一般采用玻璃材料制作，将两根 处理好的光纤从两头穿入玻璃毛细管内，利用其 精密内孔使两根光纤纤心对准。在两根光纤端面 加入匹配液，消除菲涅尔反射。
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横向错位
图8.2 发射光纤与接收光纤的重叠部分，两纤x 芯中心偏离距离d
图8.3 多模阶跃光纤的横向错位损耗
图8.4 传输模式的光斑尺寸为w的单模 光纤的横向对准差错损耗曲线
图8.6 发射光锥和接收光锥相互重叠的部分
图8.7 多模光纤的角度错位产生的损耗
图8.8 单模阶跃光纤的角度错位产生的损耗
(1) 电弧熔接 (2) 氢氧焰熔接 (3) 激光熔接
光纤熔接方法
光纤固定连接器

(1)电弧熔接 用高压电极放电来加热光纤，使之熔融连接，电 弧放电和光纤的对准可以由微机控制，实现自动 化操作。电弧熔接是熔接法中应用广泛的方法。 (2)氢氧焰熔接 用于一些特殊的场合，如海底光缆的光纤熔接， 其特点是接头强度高，但火焰的控制较为困难。
第八章 耦合器和连接器
常见光无源器件

光无源器件是光路的重要组成部分。 光无源器件与电无源器件有许多相似之处，电无源器件如 插头、开关、电容、电阻、电感等，是电路的重要组成部 分。常见的光无源器件有光纤连接器、光耦合器、光波分

复用器、光隔离器、光衰减器、光开关等。

光无源器件遵守光学的基本理论，即光线理论和电磁场理
论。
常见光无源器件
1 光纤连接器
2
光耦合器
光纤连接器原理
在光纤通信(传输)链路中，为了实现不同模块。 设备和系统之间灵活连接的需要，必须有一种能在 光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，使光 路能按所需的通道进行传输，以实现和完成预定或 期望的目的和要求，能实现这种功能的器件就叫连 接器。光纤连接器就是把光纤的两个端面精密对接 起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦 合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系 统造成的影响减到最小，这是光纤连接器的基本要 求。在一定程度上，光纤连接器也影响了光传输系 统的可靠性和各项性能。
光纤端面分离
图8.9 端面之间的间隙使一些发射光线可以 逃逸出去
图8.10 多模阶跃光纤的端面间隙产生的损耗
图8.11 填充折射率匹配液可以减少光束发散， 从而降低光纤的分离损耗
图8.13 倾斜端面产生的损耗
不同光纤之间的连接
图8.14 纤芯不匹配可能产生的损耗
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发射光锥
接收光锥
图8.16 数值孔径不匹配可能产生的损耗
光纤固定连接器

(1) 光纤的准直与夹紧结构 光纤的准直与夹紧结构由精密V形槽和压板构成 ， 精密V形槽的作用是使一对光纤不产生轴偏移， 压板使光纤固定在V形槽内。

光纤固定连接器

(2) 光纤的对准机构 在熔接光纤之前，一般要通过手动或自动装置使纤 心完全对准。常用如下三种方法来实现光纤的对准
：① 功率监测 ② 纤心直视③ 包层对准

(3) 电弧放电机构
光纤固定连接器

熔接机的电弧放电由两根电极完成，电极由 钼丝制成。 (4) 电弧放电和电机驱动的控制机构 在电极放电过程中，电机的驱动都由微处理 机控制，按预定程序工作。

光纤固定连接器

2．其他固定连接方式 (1) V 形槽固定接头