第4章光纤无源及有源器件ppt课件.ppt

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1、第4章光纤无源及有源器件4.1引言光调制器光连接器光耦合器光衰减器光隔离器光无源器件光开关传统光器件的分类传统光器件的分类光有源器件光放大器光源光检测器4.1引言新型光器件除了光源、光放大器和光探测器外还包括以下新型光无源器件：1.波分复用/解复用器2.光插/分复用器3.光交叉连接器4.波长变换器5.滤波器主要内容光纤分/合路连接器和接头光纤耦合器光纤偏振器光纤滤波器光纤隔离器光纤调制器掺杂光纤激光器与放大器光纤光栅全光纤定向耦合器磨抛法腐蚀法熔锥法用途：光纤滤波器、波分复用器、光线偏振器和偏振耦合器等缺点：工艺的一致性差、热稳定性差和损耗大用途：耦合器缺点：热稳定性

2、和机械稳定性差用途：波分复用器和光滤波器4.2熔锥型单模光纤光分/合路连接器单模光纤光分/合路连接器与波长无关波分复用器与波长无关波分复用型λ1λ2λNλ1+λ2+…λN连接器和接头连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸的连接器件，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。接头是实现光纤与光纤间永久性连接，只要用于工程现场施工。方法：热熔接或V形槽连接套筒插针体插针体粘合剂光纤固定盘光纤使用方法：将带有接收光纤和发射光纤的插针体分别插入套筒中，将螺旋拧紧，就实现了光纤的耦合。螺旋式连接光连接器功能用于光纤设备和光纤之间，光纤和

3、光纤之间,光纤与其它部件之间，设备和设备之间的连接。又叫活接头。光源光中继光检测器尾纤光耦合器光测试仪器光跳线问题所在：FC型光纤连接器的接头时平面型，产生菲涅尔反射，形成损耗和引入噪声。菲涅耳反射：光在不同折射率的介质平面的交界面上会发生入射光的部分反射。4.2.1理论分析锥体颈部区域纵向为平行线形，横向切面为矩形锥体颈部区域为抛物线形，横向切面为相切的双圆形4.2.2制作工艺1）性能项目型号或材料性能插入损耗/dB0.2---0.3重复性/dB＜±0.1互换性/dB＜±0.1反射损耗/dBFC型35---40PC型45---50寿命（插拔次数）不锈钢103陶瓷10

4、4工作温度不锈钢－20----+70陶瓷－40----+804.3磨抛型单模光纤定向耦合器4.4光纤偏振器4·4·1光纤偏振控制器4·4·2保偏光纤偏振器5.4光纤滤波器Mach-Zehnder滤波器Fabry-Perot滤波器光栅光纤滤波器4.5.1Mach-Zehnder滤波器4.5.2Fabry-Perot滤波器光纤波导腔FFPF空气隙腔FFPF改进型波导腔FFPF4.6光纤隔离器光隔离器——是一种非互易性器件，只允许光波往一个方向传输，阻止光波往其他方向尤其是反方向传输。一般用在激光器或光放大器后。插入损耗值为1dB,隔离度的典型值为40--50dB。光隔离器

5、工作原理示意图经SWP的入射光起偏振器法拉第旋转器检偏振器阻塞反射光SWP——SpatialWalk-offPolarizer空间分离偏振器，其作用是将入射光分解为垂直与水平两个正交偏振分量，让垂直分量通过，而水平分量偏折通过。光隔离器工作原理假设入射光是垂直偏振光，起偏振器的透振方向是在垂直方向，故入射光顺利通过它射向法拉第旋转器，法拉第旋转器由旋光材料制成，能使光的偏振态旋转一定角度，如45°，并且其旋转方向与光传播方向无关。法拉第旋转器后的检偏振器透振方向若在45°方向上，则经过法拉第旋转器旋转45°后的光能通过检偏振器，即光沿正方向（从左到右）通过这些器件是没

6、有损耗的。但沿反方向（从右到左）传送的反射光，其偏振态也在45°，当反射光经过法拉第旋转器再旋转45°后，偏振态达到90°，变为水平偏振光，则无法通过起偏振器。光环行器光环行器——是多端口的隔离器。主要用于光分插复用器。典型的环行器一般有三或四个端口，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输入光信号在端口1输出。常用光环行器示意图1231234(a)三端口(b)四端口4.7光纤调制器光调制器——外调制方式中采用，把激光的产生和调制分开，可避免对光源直接调制产生线性调频的限制。调制器一般用电光效应或声光效应使折射率改变，

7、或用磁光效应使光的透过率变化实现光调制。4.8掺杂光纤激光器与放大器光放大器的类型及其特点掺铒光纤放大器的工作原理掺铒光纤放大器的构成与特性掺铒光纤放大器的优点掺铒光纤放大器的应用光放大器的类型及其特点半导体放大器：易与其他半导体器件集成，但性能与光偏振方向有关，器件与光纤的耦合损耗大。光纤放大器：性能与光偏振方向无关，器件与光纤的耦合损耗小。掺铒光纤放大器的工作原理在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个能级：基态E1、亚稳态E2和激发态E3。当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子很快