光纖通信器件ppt課件.ppt

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1、第三章光纖通信器件本章內(nèi)容3.1連接器3.2耦合器3.3光濾波器3.4波分復(fù)用/解復(fù)用器件3.5調(diào)制器3.6光開(kāi)關(guān)3.7光隔離器3.8光環(huán)行器3.9光分插復(fù)用器3.10波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器連接器活動(dòng)連接、固定連接連接器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)---盡量減小連接損耗連接損耗機(jī)理活動(dòng)連接器結(jié)構(gòu)接口零件、光纖插針和對(duì)中三部分。插針結(jié)構(gòu)及端面形狀套管式連接器(a)連接插座；(b)連接插針活動(dòng)連接器的種類（FC、SC、ST、LC）FC型：用螺紋連接SC型：軸向插拔矩形外殼ST型：彈簧帶鍵卡口結(jié)構(gòu)LC型：所采用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，為1.25mm，提高了光配線架中連

2、接器的密度。表3.1.1各種單模光纖活動(dòng)連接器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能指標(biāo)光纖固定連接---死接頭光纖熔接機(jī)的不斷改進(jìn)是應(yīng)用微處理器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)、自動(dòng)熔接、自動(dòng)檢測(cè)，并估算連接損耗。機(jī)械連接毛細(xì)管黏結(jié)連接把光纖插入精制的玻璃毛細(xì)管中，用紫外固化粘結(jié)劑固定，對(duì)端面進(jìn)行拋光；在支架上用壓縮彈簧把毛細(xì)管擠壓在一起。調(diào)節(jié)光纖位置，使輸出功率達(dá)到最大，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)中，用光學(xué)兼容環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)形成接頭。這種連接方法接頭損耗很低。耦合器功能：光功率分配基本結(jié)構(gòu)2×2熔拉雙錐耦合器總拉伸長(zhǎng)度光約束在纖芯中傳播光纖半徑減小V明顯減小部分光在纖芯外傳播發(fā)生耦合P3P1P2P0光輸入后向反(

3、散)射光直通功率耦合功率火焰寬度決定拉伸時(shí)決定分光原理：通過(guò)改變光纖間的消逝場(chǎng)相互耦合長(zhǎng)度，以及改變光纖纖徑來(lái)實(shí)現(xiàn)不同大小的分支量。熔拉雙錐星形耦合器陣列波導(dǎo)光柵（AWG）星形耦合器相位中心星形耦合器外形原理圖自由空間區(qū)的設(shè)計(jì)1：輸入（出）波導(dǎo)輻射段法線方向直接指向輸出（入）陣列波導(dǎo)輻射段的相位中心P（Q）點(diǎn)自由空間區(qū)的設(shè)計(jì)2：光柵圓中心耦合區(qū)原理圖輸入/輸出波導(dǎo)的位置滿足羅蘭圓和光柵圓規(guī)則，即輸入/輸出波導(dǎo)的端口以等間距設(shè)置在半徑為R的光柵圓周上，并對(duì)稱地分布在聚焦平板波導(dǎo)的兩側(cè)，輸入（出）波導(dǎo)端面法線方向指向右（左）側(cè)光柵圓的圓心P（Q）點(diǎn)，兩個(gè)光柵圓周的

4、圓心在中心輸入/輸出波導(dǎo)的端部，并使中心輸入和輸出波導(dǎo)位于光柵圓和羅蘭圓的切點(diǎn)處。方向耦合器把光功率發(fā)送到一個(gè)根據(jù)傳播方向確定的輸出端?；驹砼c光開(kāi)關(guān)類似。光纖耦合器N×N1×N光開(kāi)關(guān)功能：轉(zhuǎn)換光路，以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的交換。分類：機(jī)械光開(kāi)關(guān)微機(jī)電光開(kāi)關(guān)波導(dǎo)光開(kāi)關(guān)機(jī)械光開(kāi)關(guān)：利用電磁鐵或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光纖、棱鏡、反射鏡等光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換。棒透鏡棱鏡1×2移動(dòng)棱鏡光開(kāi)關(guān)機(jī)械式光開(kāi)關(guān)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：插入損耗小，串?dāng)_小，適合各種光纖，技術(shù)成熟缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)速度慢（幾十ms---ms），結(jié)構(gòu)不緊湊，容易受振動(dòng)、沖擊的影響，開(kāi)關(guān)尺寸較大，而且不易集成。微機(jī)電光開(kāi)關(guān)（MEMS光開(kāi)

5、關(guān)）一種在半導(dǎo)體襯底材料上，用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝制造出可前傾后仰、上下移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的微反射鏡陣列，在驅(qū)動(dòng)力的作用下，對(duì)輸入光信號(hào)可切換到不同輸出光纖的微機(jī)電系統(tǒng)?？缮滴⒎瓷溏RMEMS光開(kāi)關(guān)可旋轉(zhuǎn)微反射鏡MEMS光開(kāi)關(guān)可立臥微反射鏡MEMS光開(kāi)關(guān)MEMS光開(kāi)關(guān)優(yōu)缺點(diǎn)具有機(jī)械光開(kāi)關(guān)和波導(dǎo)光開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，卻克服了它們所固有的缺點(diǎn)；采用了機(jī)械光開(kāi)關(guān)的原理，但又能象波導(dǎo)開(kāi)關(guān)那樣，集成在單片硅基上；基于圍繞微機(jī)械中樞轉(zhuǎn)動(dòng)的自由移動(dòng)鏡面。主要開(kāi)發(fā)商有美國(guó)Lucent、德克薩斯儀表公司和康寧等公司。波導(dǎo)光開(kāi)關(guān)：利用固體物理效應(yīng)電光開(kāi)關(guān)熱光開(kāi)關(guān)磁光開(kāi)關(guān)馬赫-曾德?tīng)??1光開(kāi)關(guān)電光效

6、應(yīng)是在電場(chǎng)作用下改變材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或偏振等使光強(qiáng)突變或光路轉(zhuǎn)變。熱光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)熱光效應(yīng)是通過(guò)電流加熱的方法，使介質(zhì)的溫度變化，導(dǎo)致光在介質(zhì)傳輸?shù)恼凵渎屎拖辔话l(fā)生改變的物理效應(yīng)。磁光開(kāi)關(guān)法拉第（Faraday）磁致旋光效應(yīng)——在外加磁場(chǎng)作用下，某些原本各向同性的介質(zhì)變成旋光性物質(zhì)，偏振光通過(guò)該物質(zhì)時(shí)其偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。磁致旋光不可逆性磁光式光開(kāi)關(guān)波導(dǎo)光開(kāi)關(guān)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)關(guān)速度快，重復(fù)性好，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，尺寸小，可單片集成缺點(diǎn)：插入損耗大，串?dāng)_大，應(yīng)予改進(jìn)濾波器功能：從包含多個(gè)頻率分量的信號(hào)中提出所需頻率的信號(hào)。種類法布里?珀羅（F-P

7、）濾波器馬赫-曾德?tīng)枺∕-Z）濾波器光纖布拉格（Bragg）光柵濾波器F-P濾波器結(jié)構(gòu)由兩塊平行鏡面組成的諧振腔，一塊固定，另一塊可移動(dòng)鏡面是經(jīng)過(guò)精細(xì)加工并鍍有金屬反射膜或多層介質(zhì)膜的玻璃板光纖F-P干涉儀通過(guò)外加電壓使壓電陶瓷產(chǎn)生電致伸縮作用來(lái)改變諧振腔的長(zhǎng)度工作原理---光多次干涉和諧振形成駐波的條件？諧振腔的諧振頻率fm？模間隔Δfm=自由頻譜范圍（FSR）？頻譜寬度δfm？諧振腔的精細(xì)度F？例:考慮一個(gè)空隙間隙長(zhǎng)為100微米的F-P諧振腔，鏡面反射系數(shù)為0.9，請(qǐng)計(jì)算靠近波長(zhǎng)900nm的模式、模式間隔和每個(gè)模式的頻譜寬度？F-P濾波器的傳輸特性雙腔F-

8、P濾波器的級(jí)聯(lián)M-Z濾波器結(jié)構(gòu)工作原理