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1、第4章光纖無源及有源器件4.1引言光調(diào)制器光連接器光耦合器光衰減器光隔離器光無源器件光開關(guān)傳統(tǒng)光器件的分類傳統(tǒng)光器件的分類光有源器件光放大器光源光檢測器4.1引言新型光器件除了光源、光放大器和光探測器外還包括以下新型光無源器件：1.波分復(fù)用/解復(fù)用器2.光插/分復(fù)用器3.光交叉連接器4.波長變換器5.濾波器主要內(nèi)容光纖分/合路連接器和接頭光纖耦合器光纖偏振器光纖濾波器光纖隔離器光纖調(diào)制器摻雜光纖激光器與放大器光纖光柵全光纖定向耦合器磨拋法腐蝕法熔錐法用途：光纖濾波器、波分復(fù)用器、光線偏振器和偏振耦合器等缺點：工藝的一致性差、熱穩(wěn)定性差和損耗大用途：耦合器缺點：熱穩(wěn)定性
2、和機械穩(wěn)定性差用途：波分復(fù)用器和光濾波器4.2熔錐型單模光纖光分/合路連接器單模光纖光分/合路連接器與波長無關(guān)波分復(fù)用器與波長無關(guān)波分復(fù)用型λ1λ2λNλ1+λ2+…λN連接器和接頭連接器是實現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸的連接器件，主要用于光纖線路與光發(fā)射機輸出或光接收機輸入之間，或光纖線路與其他光無源器件之間的連接。接頭是實現(xiàn)光纖與光纖間永久性連接，只要用于工程現(xiàn)場施工。方法：熱熔接或V形槽連接套筒插針體插針體粘合劑光纖固定盤光纖使用方法： 將帶有接收光纖和發(fā)射光纖的插針體分別插入套筒中，將螺旋擰緊，就實現(xiàn)了光纖的耦合。螺旋式連接光連接器功能用于光纖設(shè)備和光纖之間，光纖和
3、光纖之間,光纖與其它部件之間，設(shè)備和設(shè)備之間的連接。又叫活接頭。光源光中繼光檢測器尾纖光耦合器光測試儀器光跳線問題所在：FC型光纖連接器的接頭時平面型，產(chǎn)生菲涅爾反射，形成損耗和引入噪聲。菲涅耳反射：光在不同折射率的介質(zhì)平面的交界面上會發(fā)生入射光的部分反射。4.2.1理論分析錐體頸部區(qū)域縱向為平行線形，橫向切面為矩形錐體頸部區(qū)域為拋物線形，橫向切面為相切的雙圓形4.2.2制作工藝1）性能項目型號或材料性能插入損耗/dB0.2---0.3重復(fù)性/dB＜±0.1互換性/dB＜±0.1反射損耗/dBFC型35---40PC型45---50壽命（插拔次數(shù)）不銹鋼103陶瓷10
4、4工作溫度不銹鋼－20----+70陶瓷－40----+804.3磨拋型單模光纖定向耦合器4.4光纖偏振器4·4·1光纖偏振控制器4·4·2保偏光纖偏振器5.4光纖濾波器Mach-Zehnder濾波器Fabry-Perot濾波器光柵光纖濾波器4.5.1Mach-Zehnder濾波器4.5.2Fabry-Perot濾波器光纖波導(dǎo)腔FFPF空氣隙腔FFPF改進(jìn)型波導(dǎo)腔FFPF4.6光纖隔離器光隔離器——是一種非互易性器件，只允許光波往一個方向傳輸，阻止光波往其他方向尤其是反方向傳輸。一般用在激光器或光放大器后。插入損耗值為1dB,隔離度的典型值為40--50dB。光隔離器
5、工作原理示意圖經(jīng)SWP的入射光起偏振器法拉第旋轉(zhuǎn)器檢偏振器阻塞反射光SWP——SpatialWalk-offPolarizer空間分離偏振器，其作用是將入射光分解為垂直與水平兩個正交偏振分量，讓垂直分量通過，而水平分量偏折通過。光隔離器工作原理假設(shè)入射光是垂直偏振光，起偏振器的透振方向是在垂直方向，故入射光順利通過它射向法拉第旋轉(zhuǎn)器，法拉第旋轉(zhuǎn)器由旋光材料制成，能使光的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)一定角度，如45°，并且其旋轉(zhuǎn)方向與光傳播方向無關(guān)。法拉第旋轉(zhuǎn)器后的檢偏振器透振方向若在45°方向上，則經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)45°后的光能通過檢偏振器，即光沿正方向（從左到右）通過這些器件是沒
6、有損耗的。但沿反方向（從右到左）傳送的反射光，其偏振態(tài)也在45°，當(dāng)反射光經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)器再旋轉(zhuǎn)45°后，偏振態(tài)達(dá)到90°，變?yōu)樗狡窆?，則無法通過起偏振器。光環(huán)行器光環(huán)行器——是多端口的隔離器。主要用于光分插復(fù)用器。典型的環(huán)行器一般有三或四個端口，在三端口環(huán)行器中，端口1輸入的光信號在端口2輸出，端口2輸入的光信號在端口3輸出，端口3輸入光信號在端口1輸出。常用光環(huán)行器示意圖1231234(a)三端口(b)四端口4.7光纖調(diào)制器光調(diào)制器——外調(diào)制方式中采用，把激光的產(chǎn)生和調(diào)制分開，可避免對光源直接調(diào)制產(chǎn)生線性調(diào)頻的限制。調(diào)制器一般用電光效應(yīng)或聲光效應(yīng)使折射率改變，
7、或用磁光效應(yīng)使光的透過率變化實現(xiàn)光調(diào)制。4.8摻雜光纖激光器與放大器光放大器的類型及其特點摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的構(gòu)成與特性摻鉺光纖放大器的優(yōu)點摻鉺光纖放大器的應(yīng)用光放大器的類型及其特點半導(dǎo)體放大器：易與其他半導(dǎo)體器件集成，但性能與光偏振方向有關(guān)，器件與光纖的耦合損耗大。光纖放大器：性能與光偏振方向無關(guān)，器件與光纖的耦合損耗小。摻鉺光纖放大器的工作原理在摻鉺光纖（EDF）中，鉺離子有三個能級：基態(tài)E1、亞穩(wěn)態(tài)E2和激發(fā)態(tài)E3。當(dāng)泵浦光的光子能級等于E3和E1的能量差時，鉺離子吸收泵浦光的光能從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，但激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子很快
