光通信知识-常用光器件1

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1、第四章常用光无源器件4.1光纤连接器4.2光纤耦合器4.3波分复用/解复用器4.4光开关4.1光纤连接器4.1.1光纤连接器的结构与种类光纤(缆)活动连接器是实现光纤(缆)之间活动连接的光无源器件，它还具有将光纤(缆)与其他无源器件、光纤(缆)与系统和仪表进行活动连接的功能。1.光纤连接器的结构光纤连接器基本上是采用某种机械和光学结构，使两根光纤的纤芯对准，保证90%以上的光能够通过，目前有代表性并且正在使用的光纤连接器主要有五种结构。(1)套管结构套管结构的连接器由插针和套筒组成。(2)双锥结构双锥结构连接器是利用锥面定位。(3)V形槽结构V形槽结构的光纤连接器是将两个插针放入V形槽

2、基座中，再用盖板将插针压紧，利用对准原理使纤芯对准，(如图4.3所示)。图4.3V形槽结构(4)球面定心结构球面定心结构由两部分组成，一部分是装有精密钢球的基座，另一部分是装有圆锥面(相当于车灯的反光镜)的插针。(5)透镜耦合结构透镜耦合又称远场耦合，它分为球透镜耦合和自聚焦透镜耦合两种，其结构分别如图4.5、图4.6所示。图4.5球透镜耦合结构图4.6自聚焦透镜耦合2.光纤活动连接器的种类光纤活动连接器的品种、型号很多，其中有代表性的有：FC、ST、SC、D4、双锥、VFO(球面定心)、F-SMA、MT-RJ连接器等等。下面针对FC、SC和ST这三种连接器作简单的介绍。(1)FC系

3、列连接器FC型连接器是一种用螺纹连接，外部零件采用金属材料制作的连接器，它是我国电信网采用的主要品种，我国已制定了FC型连接器的国家标准。(3)ST型连接器ST型连接器采用带键的卡口式锁紧机构，确保连接时准确对中。(4)不同型号插头互相连接的转换器对于上述FC、SC、ST三种连接器，在对不同型号插头连接时，需要转换器进行连接。(5)活动连接器跳线的规格由于实际使用情况非常复杂，因而跳线的规格也多种多样。在选择跳线时，至少有下述几个参数是需要明确的。(6)新型多芯光纤连接器随着用户通信网规模的扩大、WDM的普及、电信网／数据网的光纤化乃至多媒体大容量信息处理设备的发展均推动着光缆向多

4、芯、高密度方向深入发展，带状多芯光缆需要用多芯光纤连接器进行连接，多芯带状光纤MT连接器就应运而生。4.1.2光纤连接器特性评价一个连接器的主要指标有4个，即插入损耗、回波损耗、重复性和互换性。1.插入损耗插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数，表达式为：Ac＝-10lgP1/P0(dB)式中：Ac为连接器插入损耗；P0为输入端的光功率；P1为输出端的光功率。2.回波损耗回波损耗又称为后向反射损耗。它是指光纤连接处，后向反射光对输入光的比率的分贝数，表达式为：Ar＝-10lgPR/P0(dB)式中：Ar表示回波损耗；P0表示输入光功率

5、；PR表示后向反射光功率。3.重复性和互换性重复性是指光纤(缆)活动连接器多次插拔后插入损耗的变化，用dB表示。互换性是指连接器各部件互换时插入损耗的变化，也用dB表示。4.2光纤耦合器光耦合器是将光信号进行分路或合路、插入、分配的一种器件。4.2.1光纤耦合器的结构与原理制作光耦合器可以有多种方法，大致可分为分立光学元件组合型、全光纤型、平面波导型等。下面主要介绍熔融拉锥法的原理。熔融拉锥法就是将两根(或两根以上)除去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，实现传输光功率耦合的一种方法。(1)熔融拉锥型单模光纤耦合器在

6、单模光纤中，传导模是两个正交的基模(HE11)信号。图4.9所示是单模光纤耦合器的迅衰场耦合示意图，其中归一化频率(2)熔融拉锥型多模光纤耦合器在多模光纤中，传导模是若干个分立的模式，不仅应在数值孔径角内，还要同时满足4an1sinθ=mλ(m=1，2，3，…)。其中，a为纤芯半径，n1是纤芯折射率，θ为传导模与光轴的夹角，λ为传输光的波长。总的模式数为：M=V2/2式中：V为归一化频率。4.2.2光纤耦合器的特性1.插入损耗插入损耗(InsertinLoss，IL)定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少值。该值通常以分贝(dB)表示，数学表达式为其中：ILi是第i个输出端

7、口的插入损耗；Pouti是第i个输出端口测到的光功率值；Pin是输入端的光功率值。2.附加损耗附加损耗(ExcessLoss，EL)定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功率的减小值。该值以分贝(dB)表示的数学表达式为式中：Pouti为第i个输出口的输出功率；Pin为输入光功率。3.分光比分光比(CouplingRatio，CR)是光耦合器所特有的技术术语，它定义为耦合器各输出端