常用光無源器件.ppt

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1、第四章常用光無源器件4.1光纖連接器4.2光纖耦合器4.3波分復用/解復用器4.4光開關4.1光纖連接器4.1.1光纖連接器的結構與種類光纖(纜)活動連接器是實現(xiàn)光纖(纜)之間活動連接的光無源器件，它還具有將光纖(纜)與其他無源器件、光纖(纜)與系統(tǒng)和儀表進行活動連接的功能。1.光纖連接器的結構光纖連接器基本上是采用某種機械和光學結構，使兩根光纖的纖芯對準，保證90%以上的光能夠通過，目前有代表性并且正在使用的光纖連接器主要有五種結構。(1)套管結構套管結構的連接器由插針和套筒組成。(2)雙錐結構雙錐結構連接器是利用錐面定位。(3)V形槽結構V形槽結構的光纖連接

2、器是將兩個插針放入V形槽基座中，再用蓋板將插針壓緊，利用對準原理使纖芯對準，(如圖4.3所示)。圖4.3V形槽結構(4)球面定心結構球面定心結構由兩部分組成，一部分是裝有精密鋼球的基座，另一部分是裝有圓錐面(相當于車燈的反光鏡)的插針。(5)透鏡耦合結構透鏡耦合又稱遠場耦合，它分為球透鏡耦合和自聚焦透鏡耦合兩種，其結構分別如圖4.5、圖4.6所示。圖4.5球透鏡耦合結構圖4.6自聚焦透鏡耦合2.光纖活動連接器的種類光纖活動連接器的品種、型號很多，其中有代表性的有：FC、ST、SC、D4、雙錐、VFO(球面定心)、F-SMA、MT-RJ連接器等等。下面針對FC、S

3、C和ST這三種連接器作簡單的介紹。(1)FC系列連接器FC型連接器是一種用螺紋連接，外部零件采用金屬材料制作的連接器，它是我國電信網采用的主要品種，我國已制定了FC型連接器的國家標準。(3)ST型連接器ST型連接器采用帶鍵的卡口式鎖緊機構，確保連接時準確對中。(4)不同型號插頭互相連接的轉換器對于上述FC、SC、ST三種連接器，在對不同型號插頭連接時，需要轉換器進行連接。(5)活動連接器跳線的規(guī)格由于實際使用情況非常復雜，因而跳線的規(guī)格也多種多樣。在選擇跳線時，至少有下述幾個參數(shù)是需要明確的。(6)新型多芯光纖連接器隨著用戶通信網規(guī)模的擴大、WDM的普及、

4、電信網／數(shù)據(jù)網的光纖化乃至多媒體大容量信息處理設備的發(fā)展均推動著光纜向多芯、高密度方向深入發(fā)展，帶狀多芯光纜需要用多芯光纖連接器進行連接，多芯帶狀光纖MT連接器就應運而生。4.1.2光纖連接器特性評價一個連接器的主要指標有4個，即插入損耗、回波損耗、重復性和互換性。1.插入損耗插入損耗是指光纖中的光信號通過活動連接器之后，其輸出光功率相對輸入光功率的比率的分貝數(shù)，表達式為：Ac＝-10lgP1/P0(dB)式中：Ac為連接器插入損耗；P0為輸入端的光功率；P1為輸出端的光功率。2.回波損耗回波損耗又稱為后向反射損耗。它是指光纖連接處，后向反射光對輸入光的比率

5、的分貝數(shù)，表達式為：Ar＝-10lgPR/P0(dB)式中：Ar表示回波損耗；P0表示輸入光功率；PR表示后向反射光功率。3.重復性和互換性重復性是指光纖(纜)活動連接器多次插拔后插入損耗的變化，用dB表示?；Q性是指連接器各部件互換時插入損耗的變化，也用dB表示。4.2光纖耦合器光耦合器是將光信號進行分路或合路、插入、分配的一種器件。4.2.1光纖耦合器的結構與原理制作光耦合器可以有多種方法，大致可分為分立光學元件組合型、全光纖型、平面波導型等。下面主要介紹熔融拉錐法的原理。熔融拉錐法就是將兩根(或兩根以上)除去涂覆層的光纖以一定的方式靠攏，在高溫加熱下熔融，同

6、時向兩側拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導結構，實現(xiàn)傳輸光功率耦合的一種方法。(1)熔融拉錐型單模光纖耦合器在單模光纖中，傳導模是兩個正交的基模(HE11)信號。圖4.9所示是單模光纖耦合器的迅衰場耦合示意圖，其中歸一化頻率(2)熔融拉錐型多模光纖耦合器在多模光纖中，傳導模是若干個分立的模式，不僅應在數(shù)值孔徑角內，還要同時滿足4an1sinθ=mλ(m=1，2，3，…)。其中，a為纖芯半徑，n1是纖芯折射率，θ為傳導模與光軸的夾角，λ為傳輸光的波長?？偟哪Ｊ綌?shù)為：M=V2/2式中：V為歸一化頻率。4.2.2光纖耦合器的特性1.插入損耗插入損耗(Inse

7、rtinLoss，IL)定義為指定輸出端口的光功率相對全部輸入光功率的減少值。該值通常以分貝(dB)表示，數(shù)學表達式為其中：ILi是第i個輸出端口的插入損耗；Pouti是第i個輸出端口測到的光功率值；Pin是輸入端的光功率值。2.附加損耗附加損耗(ExcessLoss，EL)定義為所有輸出端口的光功率總和相對于全部輸入光功率的減小值。該值以分貝(dB)表示的數(shù)學表達式為式中：Pouti為第i個輸出口的輸出功率；Pin為輸入光功率。3.分光比分光比(CouplingRatio，CR)是光耦合器所特有的技術術語，它定義為耦合器各輸出端