光器件基础知识课件
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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，通常在工程现场实施。连 接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。
对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接 机在现场进行热熔接，也可以用 V形槽连接。热熔接的接头平 均损耗达0.05 dB/个。
44
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。
连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器， 其特性主要 取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有 许多种类型，其中精密套管结构设计合理、效果良好，适宜 大规模生产， 因而得到很广泛的应用。
40
表 3.5 光纤连接器一般性能
41
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，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实 现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命 (插拔次数)和工作温 度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。
11
TOSA
12
(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，释放的能量转换为 光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。
1. 耦合器类型
图3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功能和 用途。
1
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。
42
光纤
套管
插针 粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
43
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。
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。
2
光放大器
3
4
Basic parameters
? 1、插入损耗： IL---Insertion Loss ? 2、回波损耗： RL---Return Loss
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
5
? IL测量
6
? RL测量
7
? 3、方向性：DIR---Directivity ? 4、过盈损耗：EL---Excess Loss
8
? 5、损耗一致性：IL Uniformi百度文库y:ILmax-ILmin
? 6、波长依存损耗：WDL:Wavelength Dependent
Loss
WDL CH1
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、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
(3) 在高能级 E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到 低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
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ROSA
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3.Passive devices
10.4
CH2
10.2
CH3
IL
10 9.8
CH4 CH5
9.6 CH6
9.4
1260nm
1360nm
1460nm
1560nm
CH7
Wavelength
CH8
9
? 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。
? 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。
10
? 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℃)
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，通常在工程现场实施。连 接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。
对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接 机在现场进行热熔接，也可以用 V形槽连接。热熔接的接头平 均损耗达0.05 dB/个。
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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。
连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯)连接器， 其特性主要 取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有 许多种类型，其中精密套管结构设计合理、效果良好，适宜 大规模生产， 因而得到很广泛的应用。
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表 3.5 光纤连接器一般性能
41
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，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实 现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命 (插拔次数)和工作温 度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。
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TOSA
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(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，释放的能量转换为 光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。
1. 耦合器类型
图3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功能和 用途。
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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。
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光纤
套管
插针 粘结剂
图 3.27 套管结构连接器简图
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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。
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。
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光放大器
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Basic parameters
? 1、插入损耗： IL---Insertion Loss ? 2、回波损耗： RL---Return Loss
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
5
? IL测量
6
? RL测量
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? 3、方向性：DIR---Directivity ? 4、过盈损耗：EL---Excess Loss
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? 5、损耗一致性：IL Uniformi百度文库y:ILmax-ILmin
? 6、波长依存损耗：WDL:Wavelength Dependent
Loss
WDL CH1
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、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、 体积小、价格便宜， 许多器件还要求便于集成。本节主 要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。
(3) 在高能级 E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到 低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称 为受激辐射。
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CH4 CH5
9.6 CH6
9.4
1260nm
1360nm
1460nm
1560nm
CH7
Wavelength
CH8
9
? 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。
? 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。
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? 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℃)