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1、第六章光纤无源及有源器件光器件：光通信网络的基础2光无源器件定义：不需要外加能源驱动工作的光电子器件光纤连接器（固定、活动,FC/PC,FC/APC）光纤定向耦合器/分支器光分插复用器（OADM)光波分/密集波分复用器（WDM/DWDM)光衰减器（固定、连续）光滤波器（带通、带阻）光纤隔离器与环行器（偏振有关、无关）光偏振态控制器、光纤延迟线、光纤光栅3光有源器件定义：需要外加能源驱动工作的光电子器件半导体光源(LD,LED,DFB,QW,SQW,VCSEL)半导体光探测器(PD,PIN,APD）光纤激光器（OFL:单波长、多波长）光放大器(
2、SOA,EDFA)光波长转换器(XGM,XPM,FWM)光调制器（EA）光开关/路由器4光器件与电器件的类比5光器件的应用多波长光源DWDM光调制器光隔离器光耦合器光波长转换光放大DWDM光色散补偿光隔离器光环行器光波长转换OADMDWDM光隔离器光环行器光开关可调谐滤波DWDMOXC光耦合器光调制解调6§6.1自聚焦透镜球透镜与自聚焦透镜1、均匀折射率分布材料2、依靠弯曲的光学界面实现光学成像3、通过非球面来克服像差，提高成像质量1、渐变折射率分布材料2、依靠光线轨迹的弯曲实现光学成像3、通过优化折射率分布，提高成像质量8自聚焦透镜应用：无
3、源器件的耦合系统、复印机、传真机、计算机光盘系统、摄影物镜、显微物镜、医用内窥镜等方面。9自聚焦透镜的基本特征平方率折射率分布光线轨迹为cos或sin曲线从一点发出的不同角度的光线将会聚于另一点，形成“自聚焦”具有独到特点：体积小、平端面超短焦距组合透镜成像特性可以弯曲成像10直角坐标系中的射线方程111213光线的传播轨迹14透镜传输矩阵qdsdxdydz15近轴子午光线近似16透镜传输矩阵17矩阵光学符号公约(1)原点:顶点、主点或焦点(2)线段:以原点为基点,顺光线传播方向为正,反之为负;(3)角度:以光轴或端面法线为基轴,从基轴向光线
4、转动,顺时针为负,逆时针为正;(4)标记:在成象图中出现的几何量(长度和角度)均取绝对值,正量直接标注,负量冠以“-"号之后标注。18透镜成像矩阵19总成像矩阵利用透镜传输矩阵S进行简化:20GRIN透镜的成像（I）21GRIN透镜的成像（II）22GRIN透镜的成像（III）23GRIN透镜的成像（III）24GRIN透镜的成像（IV）25GRIN透镜的成像（V）26透镜成像性质170129页表6.227GRIN透镜的应用：准直-聚焦280.25Plens:onaxis290.25Plens：offaxis双光纤准直器,波分复用器件30GR
5、IN透镜的应用：光源耦合310.23Plens：anglecompress320.29Plens：faculacompress33自聚焦透镜的重要特性重要性能参数：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦参数：A=2D/a2数值孔径：NA=n0(2D)1/2节距：P=2p/A1/2成像特性：与透镜长度有关：1/4节距透镜1/2节距透镜0.23节距透镜0.29节距透镜34GRIN透镜的应用：准直-聚焦350.25Plens:onaxis单光纤准直器,光无源器件360.25Plens：offaxis双光纤准直器,波分复用器件37G
6、RIN透镜的应用：光源耦合380.23Plens：anglecompress390.29Plens：faculacompress40自聚焦透镜的重要特性重要性能参数：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦参数：A=2D/a2数值孔径：NA=n0(2D)1/2节距：P=2p/A1/2成像特性：与透镜长度有关：1/4节距透镜1/2节距透镜0.23节距透镜0.29节距透镜41§6.2光纤定向耦合器§6.2.1耦合器的基本知识43耦合器的分类44§6.2.2耦合器的工作原理两光纤的纤芯很接近时，光场导致介质极化，模场互相渗透，发生耦
7、合45平行光纤之间的耦合耦合波方程组：dR/dz-jdR=-jKS;dS/dz+jdS=-jKRAm=Rexp(-jdz);An=Sexp(jdz)失谐系数：d=(bn-bm)/2耦合系数:K46耦合波方程组的解边界条件:R(0)=1,S(0)=047两参数相同光纤的耦合d=0，R2(z)=cos2(Kz)S2(z)=sin2(Kz)耦合长度：Lc=p/2K耦合系数：2a2adn2n1n2n1n2可以通过控制平行光纤的长度以及两光纤间距来控制耦合比48耦合长度耦合长度定义为对于确定波长的光信号功率从一根光纤100%耦合进入另一根光纤的最小长度
8、。光信号功率耦合的强弱以及耦合长度取决于两光纤纤芯的间距，间距越大耦合耦合长度就越长。耦合长度与传输的波长也紧密相关！不同波长的光具有不同的耦合长度。耦合长度的波长
