第5章光無源器件,5.1概述5.2光纖連接器5.3光耦合器5.4合/分路器5.5光衰減器5.6光開關5.7光隔離器,5.1概述,一分類在光纖通信中，除了必備的光纖，還需要各種輔助器件以實現光纖之間或光纖與端機之間的連接、耦合、合/分路、線路倒換以及保護等多種功能。有源：半導體激光器、發光二極管、光電二極管、光纖放大器等。無源：光纖連接器，耦合器，合/分路器，光開關、光衰減器和光隔離器。,器件在傳輸線路中的主要用途如下圖：,無源光器件在傳輸線路中的分布,二主要指標,各種器件各有其功能性指標，如分支器的分光比、光開關的開關速度、衰減器的重復精度。但有兩個共同的指標：插入損耗C：從入端輸入于器件的光功率P1（dBm）與從器件出端輸出的光功率P2（dBm）之差，用dB表示。回波損耗b：從入端輸入于器件的光功率P1與仍從入端輸出的光功率P1（dBm）之差。C=P1-P2b=P1-P1（dBm）,基準測量方法為剪斷法,52光纖連接器,作用：纖線路得以延長和方便地連通。不良接續：軸錯位、傾斜、有空隙、端面傾斜、芯徑與模場直徑不一致等分類：活動連接器（活接頭）:主要用光纖兩端與端機的光電器件連接，特殊場合用于互連光纖固定連接器,性能活動連接器：一般C1000次固定連接器：不能拆卸或只能破壞性拆卸的連接器“死接頭”，特點：穩定性好，接續損耗低，用于光纖鏈的接續。,使用,施工熔接，用電弧的熱量將光纖端熔化，并沿被接光纖端互相靠近，接觸并融合為一體。維護搶修機械固定連接，用精密加工的“V”形槽將被接光纖端對正并貼緊，然后以某種不可逆的方式光纖將其固定在對正位置。目前光纖接續損耗熔接0.04dB（單模）固定連接器標稱損耗值0.2dB,5.3光耦合器具有多個輸入端如多個輸出端的光纖匯接器件，一般可用MN表示，即M個輸入端，N個輸出端。,性能,熔融光纖型：芯區在熔融段并未相連，由于包層厚度的作用，從一根光纖入射的光可耦合到另一根光纖中，其主要指標：總插入損耗C=P1-（P2+P2”）單路損耗C=P1-P2C”=P1-P2”分光比P2/P2”,作用星形耦合器：33，44，88，1616，3232等（a）總插入損耗：從任一輸入口入射的光功率（dBm）與N個輸出口出射功率（dBm）總和之差。（b）各輸出口出射功率的均勻性（c）其有一定的方向性，一個口輸入，其它輸入口無光輸出真星形：從N個端口的任一端口入射，均可從另外N-1個端口輸出近似均勻的光。,5.4合/分路器,作用一個端口對N個端口的光纖匯接口，用于一路光信號分為N路，或將N路合為一路。與波長有關：波合復用器與波長無關：1*N耦合器，與星形耦合器同，（一端保留一個口，當器件的輸出口直接通向探測器（光接收機），選用較粗芯徑的光纖，減少插入損耗，其余與星形耦合器同。）,波分復用器分類熔融光纖型：結構與X型耦合器同，控制融合段的孤度和兩光纖芯互相靠近的程度，可以對A側一端輸入的兩個特定波長的光信號進行完全分解，分別從B1和B2輸出，波長過程相反只有單模光纖器件。特點：體小量控，插入損耗極小，不易做成更多波長的合/分器件，且器件對無源波長變化的適應性差。,透鏡+濾光型將透鏡分光型耦合器的分光膜濾光膜自聚焦透鏡：在各種無源光器件的內部結構中，經常用到的微小光學元件，常用GRIN或sdfoc原理。,拋物光纖中的光線的軌跡是近似正弦形的適當高速折射率分布，可以使各種模式的光線軌跡具有相同的周期P，按照這種折射率分布將光纖芯區做到12m，直徑（不要包括）并截取P/4長度將兩端面磨平拋光，則其一端入射的平行光線將在另一端聚為一點。GRIN長度為幾毫米，直徑有1.1.51:82.0mm多種規格，數值孔徑可做到0.3f0.46或0.6更大體積小，便于和光纖粘接耦合，應用廣泛.,光柵型主要指標波分器件的主要指標是插入損耗和串音，可衰減，插入耗是按單個波長的幾行通道進行測量和計算，串音衰減則按禁行通道進行計算。,5.5光衰減器作用使傳輸線路中的光信號產生定量衰減的器件，作用與電阻在電路中的作用相似，區別只在電阻時全電路的電流值，而光衰減只對輸出口一側的光功率發生作用，輸入口依然如故。分類可粗分為：固定光衰減器衰減值固定；可變光衰減器可定。,5.6光開關作用是使傳輸通路中的光信號發生通、斷或進行光路切換，它在目前的應用主要是，主備光纖線路的切換，光纖或光纜的測量系統中有時也會用到。,分類機械式（機械式光開關）利用機械方式驅動，光路轉移慢，主損耗和串光量低，典型損耗值為0。5dB，最大1。2dB，隔離度可達80dB，響應速度15ms。非機械式（電子光開關）利用電光效應和聲光效應來轉換光路，開關速率高，可達幾個GHz以上，開關電壓5V10V，但插入損耗相對較大，可達幾dB。,5.7光隔離器,作用在光源與活動連接器之間設置的阻止菲涅耳反射光返回光源，提高LD穩定性。光發射機光源所發生的信號光，通常是以活動器的形式耦合到光纖線路中去的，活接頭處的光纖端面間隙會使約4%的反射光向著光源作用。,原理原理是使用法拉第旋轉效應，具有一定偏振方向的偏振光在通過某種材料傳輸時，其偏振方向可能因存在環境磁場而發生旋轉，轉動角度的大小與材料性質、磁場