光纤耦合器

第十二讲光无源器件主要内容•一、连接器和接头•二、光衰减器•三、光耦合器•四、光隔离器和光环行器•五、光调制器•六、光开关一、连接器和接头•连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸的连接器件，主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或光纤线路与其他光无源器件之间的连接。•接头是实现光纤与光纤间永久性连接，只要用于工程现场施工。方法：热熔接或V形槽连接光纤连接器的种类•单芯连接器•多芯连接器光纤粘接剂套管插针体套管结构光纤连接器简图光纤连接器的一般性能1）性能项目型号或材料性能插入损耗/dB0.2---0.3重复性/dB＜±0.1互换性/dB＜±0.1反射损耗/dBFC型35---40PC型45---50寿命（插拔次数）不锈钢103陶瓷104工作温度不锈钢－20----+70陶瓷－40----+80二、光衰减器•光衰减器主要用于光纤通信系统的特性测试和其他测试中，是对光功率有一定衰减量的器件。根据衰减量是否变化，可以分为固定衰减器和可变衰减器。光衰减器的基本原理•在玻璃基片上蒸镀透射系数（或反射系数变化很小的金属膜，使通过镀膜玻璃片的光功率被膜层材料吸收一部分，光强度受到衰减。金属膜可以是镍铬等化合物材料，光的衰减量有膜的厚度进行控制。固定衰减器固定衰减器对光功率衰减量固定不变，主要用于调整光纤传输线路的光损耗。输入光纤输出光纤光纤连接器光纤连接器透镜透镜衰减部分可变衰减器•可变衰减器的衰减量可在一定范围内变化，用于测量光接收机灵敏度和动态范围。(a)光路和结构(b)步进衰减片(c)连续衰减片厚薄三、光耦合器•光耦合器的功能是把一个输入光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。P1P2P3T型光纤耦合器光耦合器类型T型光耦合器——是一种2×2的3端耦合器，可把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤的输入光信号组合在一起，输入一根光纤。主要用做不同分路比的功率分配器或组合器。星型光耦合器——是一种n×m的耦合器，可把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤。定向光耦合器——是一种2×2的3端或4端耦合器，用于分别驱除光纤中向不同方向传输的光信号。只用于作分路器，不能作合路器。波分复用/解复用器——波分复用器是与波长有关的耦合器，用于把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根光纤；解复用器用于把一根光纤输出的多个不同波长的光信号分配给不同的光接收机。常用光耦合器类型示意图1（b）星型（c）定向型（d）波分复用型（a）T型423λ1λ2λNλ1+λ2+…λN光耦合器基本结构光纤型微器件型波导型光耦合器主要特性•1）耦合比CR——是一个指定输出端的光功率Poc和全部输出端的光功率总和Pot的比值。•2）附加损耗Le——是全部输入端光功率总和Pit和全部输出端光功率总和Pot的比值。NnonocotocPPPPCR1NnonNninotitePPPPL11lg10lg10•3）插入损耗Lt——是一个指定输入端光功率Pic和另一个指定输出端的光功率Poc的比值。•4）方向性DIR（隔离度）——是一个指定输入端光功率Pic和由耦合器反射到其他端的光功率Pr的比值。•5）一致性U——是不同输入端得到的耦合比的均匀性或不同输出端耦合比的等同性。ocictPPLlg10ricPPDIRlg10四、光隔离器•光隔离器——是一种非互易性器件，只允许光波往一个方向传输，阻止光波往其他方向尤其是反方向传输。一般用在激光器或光放大器后。插入损耗值为1dB,隔离度的典型值为40--50dB。光隔离器工作原理示意图起偏振器法拉第旋转器检偏振器阻塞反射光经SWP的入射光SWP——SpatialWalk-offPolarizer空间分离偏振器，其作用是将入射光分解为垂直与水平两个正交偏振分量，让垂直分量通过，而水平分量偏折通过。光隔离器工作原理假设入射光是垂直偏振光，起偏振器的透振方向是在垂直方向，故入射光顺利通过它射向法拉第旋转器，法拉第旋转器由旋光材料制成，能使光的偏振态旋转一定角度，如45°，并且其旋转方向与光传播方向无关。法拉第旋转器后的检偏振器透振方向若在45°方向上，则经过法拉第旋转器旋转45°后的光能通过检偏振器，即光沿正方向（从左到右）通过这些器件是没有损耗的。但沿反方向（从右到左）传送的反射光，其偏振态也在45°，当反射光经过法拉第旋转器再旋转45°后，偏振态达到90°，变为水平偏振光，则无法通过起偏振器。五、光环行器•光环行器——是多端口的隔离器。主要用于光分插复用器。典型的环行器一般有三或四个端口，在三端口环行器中，端口1输入的光信号在端口2输出，端口2输入的光信号在端口3输出，端口3输入光信号在端口1输出。常用光环行器示意图1231234(a)三端口(b)四端口六、光调制器•光调制器——外调制方式中采用，把激光的产生和调制分开，可避免对光源直接调制产生线性调频的限制。调制器一般用电光效应或声光效应使折射率改变，或用磁光效应使光的透过率变化实现光调制。七、光开关光开关——用于转换光路，实现光交换。机械光开关：利用电磁铁或步进电机驱动光纤、棱镜或反射镜等光学元件实现光路切换。其优点是插入损耗小、串扰小，适用于各种光纤，技术成熟。缺点是开关速度慢。固体光开关：用电光效应、磁光效应或声光效应实现光路切换。优点是开关速度快。缺点是插入损耗大、串扰大，只适用于单模光纤。