光纤通信原理与技术(光器件)

光纤通信中的关键光电子器件光纤通信中的关键光电子器件第四讲第四讲光纤通信原理与技术光纤通信原理与技术„„什么是通信？什么是通信？„„““通通””传送传送，，““信信””信息信息；信息的传送；信息的传送„„基本组成：发送、传输、接收基本组成：发送、传输、接收„„什么是光纤通信？什么是光纤通信？„„利用激光作为利用激光作为信息信息的载波信号，并通过的载波信号，并通过光纤来光纤来传送信息传送信息的通信系统。的通信系统。•现代通信方式示意图用户环路交换设备电复接设备卫星通信微波通信光纤通信移动通信发送机接收机传输系统用户终端用户终端信息信息用户终端用户终端用户环路交换设备电复接设备信息信息信息指用户要求传送的语音、图像、数据以及它们的各种组合光源调制器调制器驱动电路驱动电路放大器光电二极管判决器光纤光纤光纤光纤中继器中继器光发射机光发射机光接收机光接收机光光纤纤中中继继器器光光器器件件ComponentsandModulesinDWDMNetworksComponentsandModulesinDWDMNetworksDWDM•Thinfilmfilters•Fibergratings•Waveguides•Circulators•Interleavers•Mux/DemuxmodulesAmplifiers•Isolators•Tapcouplers•Pumplasers•Gainequalizers•Attenuators•Integratedamplifiers•SOAs•OpticalSwitches•Circulators•Couplers•Add/dropmodulesSwitchingTransmission•Sourcelasers•Modulators•Wavelockers•Receivers•Detectors•Tx/RxmodulesOver9000Products光器件光器件11、、光器件概述光器件概述22、、光连接器光连接器ConnectorConnector33、、光衰减器光衰减器AttenuatorAttenuator44、、光耦合器光耦合器CouplerCoupler55、、复用器与滤波器复用器与滤波器MultiplexerandMultiplexerandFilterFilter66、、光隔离器与环行器光隔离器与环行器77、、光调制器光调制器ModulatorsModulators88、、光开光光开光SwitchesSwitches11、、光器件概述光器件概述••作用作用::实现光信号的连接、能量分路实现光信号的连接、能量分路//合路、波长复用合路、波长复用//解解复用、光路转换、能量衰减、方向阻隔、光复用、光路转换、能量衰减、方向阻隔、光--电电--光转换、光转换、光信号放大、光信号调制等功能。是构成光纤通信系统的光信号放大、光信号调制等功能。是构成光纤通信系统的必备元件。光器件是具有上述一种功能的元器件的总称。必备元件。光器件是具有上述一种功能的元器件的总称。••类型：类型：无源、有源无源、有源包括：包括：光连接器、光衰减器、光耦合器、光复用器、光光连接器、光衰减器、光耦合器、光复用器、光隔离器、环行器、光滤波器、光解复用器、光调制器、光隔离器、环行器、光滤波器、光解复用器、光调制器、光开光、激光器、光检测器、光放大器、光波长转换器等开光、激光器、光检测器、光放大器、光波长转换器等••发展趋势：发展趋势：集成化、全光纤化集成化、全光纤化光器件光器件11、、光器件概述光器件概述22、、光连接器光连接器ConnectorConnector33、、光衰减器光衰减器AttenuatorAttenuator44、、光耦合器光耦合器CouplerCoupler55、、复用器与滤波器复用器与滤波器MultiplexerandMultiplexerandFilterFilter66、、光隔离器与环行器光隔离器与环行器77、、光调制器光调制器ModulatorsModulators88、、光开光光开光SwitchesSwitches22、、光连接器光连接器——ConnectorConnector„„技术指标：技术指标：„„插入损耗：光信号通过连接器之后，其输出光插入损耗：光信号通过连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。功率相对输入光功率的比率的分贝数。„„回波损耗：反射损耗，光纤连接处，后向反射回波损耗：反射损耗，光纤连接处，后向反射光相对输入光的比率的分贝数。光相对输入光的比率的分贝数。„„重复性和互换性重复性和互换性)(lg10dBPPLinout−=)(lg10dBPPLinRR−=重复性是指光纤活动连接器多次拔插后插入损耗的变化。互换性是指连接器各部件呼唤时插入损耗的变化光纤连接损耗及影响因素：光纤连接损耗及影响因素：¾光纤结构参数引起的损耗；(1)纤芯直径不同引起的连接损耗(2)数值孔径不同引起的连接损耗(3)不同折射率分布光纤的连接损耗¾两光纤相对位置偏离引起的连接损耗(1)横向错位引起的损耗(2)端面不平行引起的损耗(3)端面与光纤轴线不垂直引起的损耗¾端面形状与间隙引起的损耗损耗来源损耗损耗来源来源••活动连接器活动连接器„„方法：利用精密陶瓷套筒准直纤芯方法：利用精密陶瓷套筒准直纤芯„„插入损耗目前水平插入损耗目前水平0.2dB0.2dB„„减低反射技术：减低反射技术：APC(AngledAPC(AngledPhysicalContact)PhysicalContact)„„类型：类型：FC(FC(物理接触物理接触))、、SC(SC(直连直连))、、ST(ST(直插直插))„„其它：多芯光缆连接器、保偏光纤连接器、密封型光其它：多芯光缆连接器、保偏光纤连接器、密封型光纤连接器纤连接器FC型：螺纹连接。外部材料为金属FCFC型：螺纹连接。型：螺纹连接。外部材料为金属外部材料为金属SC型：外壳采用工程塑料，矩形结构，便于密集安装，不用螺纹连接，可以直接插拔。SCSC型：外壳采用工程型：外壳采用工程塑料，矩形结构，便于塑料，矩形结构，便于密集安装，不用螺纹连密集安装，不用螺纹连接，可以直接插拔。接，可以直接插拔。ST型：采用带键的卡口式锁紧机构，确保连接时准确对中。STST型：采用带键的型：采用带键的卡口式锁紧机构，确卡口式锁紧机构，确保连接时准确对中。保连接时准确对中。FC圆型带螺纹(配线架上用的最多)ST卡接式圆型SC卡接式方型(路由器交换机上用的最多)••固定连接器固定连接器包括：熔接法、包括：熔接法、VV形槽法和套管法形槽法和套管法3.23.2光器件光器件11、、光器件概述光器件概述22、、光连接器光连接器ConnectorConnector33、、光衰减器光衰减器AttenuatorAttenuator44、、光耦合器光耦合器CouplerCoupler55、、复用器与滤波器复用器与滤波器MultiplexerandMultiplexerandFilterFilter66、、光隔离器与环行器光隔离器与环行器77、、光调制器光调制器ModulatorsModulators88、、光开光光开光SwitchesSwitches33、、光衰减器光衰减器——AttenuatorAttenuator„„根据工作原理分类：根据工作原理分类：位移型光衰减器位移型光衰减器位移型光衰减器横向位移型光衰减器横向位移型光衰减器横向位移型光衰减器纵向位移型光衰减器纵向位移型光衰减器纵向位移型光衰减器直接镀膜型光衰减器（吸收模或反射模型）直接镀膜型光衰减器直接镀膜型光衰减器（吸收模或反射模型）（吸收模或反射模型）衰减片型光衰减器衰减片型光衰减器衰减片型光衰减器液晶型光衰减器液晶型光衰减器液晶型光衰减器光衰减器光衰光衰减器减器光衰减器光衰光衰减器减器固定光衰减器固定光固定光衰减器衰减器可变光衰减器可变光可变光衰减器衰减器尾纤式固定光衰减器尾纤式固定光衰减器尾纤式固定光衰减器转\变换器式固定光衰减器转转\\变换器式变换器式固定光衰减器固定光衰减器SC—FC型、FC—ST型、SC—ST型、SC型、FC型、ST型SCSC——FCFC型、型、FCFC——STST型、型、SCSC——STST型、型、SCSC型、型、FCFC型、型、STST型型小可变光衰减器小可变光衰减器小可变光衰减器步进可变光衰减器步进可变光衰减器步进可变光衰减器连续可变光衰减器连续可变光衰减器连续可变光衰减器机械型机械型机械型智能型智能型智能型根据不同的衰减方式分类：技术指标：衰减量、衰减精度、反射、插损技术指标：衰减量、衰减精度、反射、插损固定光衰减器固定光衰减器尾纤式尾纤式衰减量调衰减量调节旋钮节旋钮3.23.2光器件光器件„„11、、光器件概述光器件概述„„22、、光连接器光连接器ConnectorConnector„„33、、光衰减器光衰减器AttenuatorAttenuator„„44、、光耦合器光耦合器CouplerCoupler„„55、、复用器与滤波器复用器与滤波器MultiplexerandFilterMultiplexerandFilter„„66、、光隔离器与环行器光隔离器与环行器„„77、、光调制器光调制器ModulatorsModulators„„88、、光开光光开光SwitchesSwitches44、、光耦合器光耦合器——CouplerCoupler„„定义：定义：对对同一波长同一波长的光功率进行分路或合路的光功率进行分路或合路„„类型：类型：„„YY型、型、XX型型22××22耦合器、耦合器、11××NN型、型、MM××NN型型„„全光纤型、微光元件型、集成光波导型全光纤型、微光元件型、集成光波导型„„功能：功能：光信号的分配、合成、提取、监控等。光信号的分配、合成、提取、监控等。11332211224433工作原理工作原理„„消逝场耦合。消逝场耦合。PutthecorescloseenoughtogethertogetacouplingeffectPutthecorescloseenoughtogethertogetacouplingeffectAllnowdependsonthelengthofthecouplingsectionAllnowdependsonthelengthofthecouplingsection••CommoncommercialdevicesCommoncommercialdevices••PlanarWaveguideCouplerPlanarWaveguideCoupler()()CzPPCzPP202201sincos==C--耦合系数22××22光纤耦合器光纤耦合器PP44PP00输入功率输入功率PP11直通功率直通功率PP33串扰串扰PP22耦合功率耦合功率LL锥形区域锥形区域LL锥形区域锥形区域ZZ耦合区域耦合区域„„11、、光器件概述光器件概述„„22、、光连接器光连接器ConnectorConnector„„33、、光衰减器光衰减器AttenuatorAttenuator„„44、、光耦合器光耦合器CouplerCoupler„„55、、复用器与滤波器复用器与滤波器MultiplexerandMultiplexerandFilterFilter„„66、、光隔离器与环行器光隔离器与环行器„„77、、光调制器光调制器ModulatorsModulators„„88、、光开光光开光SwitchesSwitches3.23.2光器件光器件55、复用器与滤波器、复用器与滤波器——MultiplexerandFilterMultiplexerandFilter„„光滤波器光滤波器与解复用器与解复用器((光波长选择器件光波长选择器件))λλ00滤波器滤波器解复用器解复用器WavelengthfilterWavelengthWavelengthfilterfilterWavelengthmultiplexerWavelengthWavelengthmultipl