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1、第六章光纖無(wú)源及有源器件1光器件：光通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)2光無(wú)源器件定義：不需要外加能源驅(qū)動(dòng)工作的光電子器件光纖連接器（固定、活動(dòng),FC/PC,FC/APC）光纖定向耦合器/分支器光分插復(fù)用器（OADM)光波分/密集波分復(fù)用器（WDM/DWDM)光衰減器（固定、連續(xù)）光濾波器（帶通、帶阻）光纖隔離器與環(huán)行器（偏振有關(guān)、無(wú)關(guān)）光偏振態(tài)控制器、光纖延遲線、光纖光柵3光有源器件定義：需要外加能源驅(qū)動(dòng)工作的光電子器件半導(dǎo)體光源(LD,LED,DFB,QW,SQW,VCSEL)半導(dǎo)體光探測(cè)器(PD,PIN,APD）
2、光纖激光器（OFL:單波長(zhǎng)、多波長(zhǎng)）光放大器(SOA,EDFA)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器(XGM,XPM,FWM)光調(diào)制器（EA）光開(kāi)關(guān)/路由器4光器件與電器件的類(lèi)比5光器件的應(yīng)用多波長(zhǎng)光源DWDM光調(diào)制器光隔離器光耦合器光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光放大DWDM光色散補(bǔ)償光隔離器光環(huán)行器光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換OADMDWDM光隔離器光環(huán)行器光開(kāi)關(guān)可調(diào)諧濾波DWDMOXC光耦合器光調(diào)制解調(diào)6§6.1自聚焦透鏡7球透鏡與自聚焦透鏡1、均勻折射率分布材料2、依靠彎曲的光學(xué)界面實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像3、通過(guò)非球面來(lái)克服像差，提高成像質(zhì)量1、漸變折射率分布材
3、料2、依靠光線軌跡的彎曲實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像3、通過(guò)優(yōu)化折射率分布，提高成像質(zhì)量8自聚焦透鏡應(yīng)用：無(wú)源器件的耦合系統(tǒng)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、計(jì)算機(jī)光盤(pán)系統(tǒng)、攝影物鏡、顯微物鏡、醫(yī)用內(nèi)窺鏡等方面。9自聚焦透鏡的基本特征平方率折射率分布光線軌跡為cos或sin曲線從一點(diǎn)發(fā)出的不同角度的光線將會(huì)聚于另一點(diǎn)，形成“自聚焦”具有獨(dú)到特點(diǎn)：體積小、平端面超短焦距組合透鏡成像特性可以彎曲成像10直角坐標(biāo)系中的射線方程111213光線的傳播軌跡14透鏡傳輸矩陣qdsdxdydz15近軸子午光線近似16透鏡傳輸矩陣17矩陣光學(xué)符號(hào)
4、公約(1)原點(diǎn):頂點(diǎn)、主點(diǎn)或焦點(diǎn)(2)線段:以原點(diǎn)為基點(diǎn),順光線傳播方向?yàn)檎?反之為負(fù);(3)角度:以光軸或端面法線為基軸,從基軸向光線轉(zhuǎn)動(dòng),順時(shí)針為負(fù),逆時(shí)針為正;(4)標(biāo)記:在成象圖中出現(xiàn)的幾何量(長(zhǎng)度和角度)均取絕對(duì)值,正量直接標(biāo)注,負(fù)量冠以“-"號(hào)之后標(biāo)注。18透鏡成像矩陣19總成像矩陣?yán)猛哥R傳輸矩陣S進(jìn)行簡(jiǎn)化:20GRIN透鏡的成像（I）21GRIN透鏡的成像（II）22GRIN透鏡的成像（III）23GRIN透鏡的成像（III）24GRIN透鏡的成像（IV）25GRIN透鏡的成像（V）
5、26透鏡成像性質(zhì)170129頁(yè)表6.227GRIN透鏡的應(yīng)用：準(zhǔn)直-聚焦280.25Plens:onaxis290.25Plens：offaxis雙光纖準(zhǔn)直器,波分復(fù)用器件30GRIN透鏡的應(yīng)用：光源耦合310.23Plens：anglecompress320.29Plens：faculacompress33自聚焦透鏡的重要特性重要性能參數(shù)：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦參數(shù)：A=2D/a2數(shù)值孔徑：NA=n0(2D)1/2節(jié)距：P=2p/A1/2成像特性：與透鏡長(zhǎng)度有關(guān)：
6、1/4節(jié)距透鏡1/2節(jié)距透鏡0.23節(jié)距透鏡0.29節(jié)距透鏡34GRIN透鏡的應(yīng)用：準(zhǔn)直-聚焦350.25Plens:onaxis單光纖準(zhǔn)直器,光無(wú)源器件360.25Plens：offaxis雙光纖準(zhǔn)直器,波分復(fù)用器件37GRIN透鏡的應(yīng)用：光源耦合380.23Plens：anglecompress390.29Plens：faculacompress40自聚焦透鏡的重要特性重要性能參數(shù)：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦參數(shù)：A=2D/a2數(shù)值孔徑：NA=n0(2D)1/2節(jié)距
7、：P=2p/A1/2成像特性：與透鏡長(zhǎng)度有關(guān)：1/4節(jié)距透鏡1/2節(jié)距透鏡0.23節(jié)距透鏡0.29節(jié)距透鏡41§6.2光纖定向耦合器42§6.2.1耦合器的基本知識(shí)43耦合器的分類(lèi)44§6.2.2耦合器的工作原理兩光纖的纖芯很接近時(shí)，光場(chǎng)導(dǎo)致介質(zhì)極化，模場(chǎng)互相滲透，發(fā)生耦合45平行光纖之間的耦合耦合波方程組：dR/dz-jdR=-jKS;dS/dz+jdS=-jKRAm=Rexp(-jdz);An=Sexp(jdz)失諧系數(shù)：d=(bn-bm)/2耦合系數(shù):K46耦合波方程組的解邊界條件:R(0)=
8、1,S(0)=047兩參數(shù)相同光纖的耦合d=0，R2(z)=cos2(Kz)S2(z)=sin2(Kz)耦合長(zhǎng)度：Lc=p/2K耦合系數(shù)：2a2adn2n1n2n1n2可以通過(guò)控制平行光纖的長(zhǎng)度以及兩光纖間距來(lái)控制耦合比48耦合長(zhǎng)度耦合長(zhǎng)度定義為對(duì)于確定波長(zhǎng)的光信號(hào)功率從一根光纖100%耦合進(jìn)入另一根光纖的最小長(zhǎng)度。光信號(hào)功率耦合的強(qiáng)弱以及耦合長(zhǎng)度取決于兩光纖纖芯的間距，間距越大耦合耦合長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。耦合長(zhǎng)度與傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)也緊密相關(guān)！不同波長(zhǎng)的光具有不同的耦合長(zhǎng)度。耦合長(zhǎng)
