《无源器件》PPT课件

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1、第五章光无源器件光无源器件(光通路元器件-光能量消耗型器件)是光纤通信技术中的重要组成部分。随着光纤通信的发展,从用于点-点系统的光纤连接器，光网络需要的定向耦合器和星型耦合器，WDM和DWDM系统的光波分复用/解波分复用器，光纤与集成光路的耦合和相干光通信系统需要的偏振态控制器，铒光纤放大器后滤除自发辐射噪声必须有滤波器，各种通信系统和测量系统离不开光隔离器……，光无源器件的内容日益丰富，已广泛应用于光纤通信系统,计算机光纤网,微波光纤网,光纤传感网等等光纤应用的各个领域。其主要作用：连接光波导或光路；控制光的传播方向；控制光功率

2、的分配；控制光波导之间的光耦合；控制器件之间的光耦合；控制光波导与器件间光耦合……。光无源器件按结构形式可分为块状、光纤和波导型三种。块状型由分立元件组成，因而也称分立元件型。例如，玻璃片上镀吸收介质-衰减器，玻璃片两边镀高反膜-滤波器，闪耀光栅构成波分复用/解复用器等。这种元件的缺点是不能直接与光纤耦合，需要通过耦合元件，所以损耗较大。2cm光纤型损耗小，能做成在线式。具有光纤的一切优点。波导型由平面或带状介质光波导构成。沉积工艺之前先用光刻的方法将波导形状做在衬底上。abcd永久性连接：熔接粘接固定连接器活动性连接：活动连接器光

3、纤间的连接光纤与光源的连接光纤与光检测器间连接光器件之间的连接光器件与设备的连接……5.1光纤连接器无论是固定连接还是活动连接，都是一种特定的不连续点，自然要产生损耗。？以低损耗的方法把光纤相互连接起来，而且希望尽量减少连接的地方出现光的反射。连接损耗决定因素：光纤的特性参数光纤端面质量相对几何位置对准—横向对准、轴向对准、角度对准2.纵向偏离对耦合效率η的影响xl（d/2a）<0.2,一.横向偏离对耦合效率η的影响dS。n周围介质的折射率3.倾斜角度对耦合效率η的影响n周围介质折射率4.间隙与光纤的界面存在的菲涅尔反射损耗：反射率

4、R=(n1+n/n1-n)25.光纤参数不匹配对耦合效率η的影响归一化频率不同纤芯相等NA相等θ二.光纤连接器的重要技术指标插入损耗，回波损耗，重复性，互换性等对于单模光纤,在传导模场为高斯分布的近似下，连接损耗主要是横向偏离，损耗与偏离量的关系为：估算模场半径4.9μm,横向偏离距离1μm的连接损耗。横向偏离距离光纤的模场半径大于纤芯半径1.插入损耗表示光纤中的光信号通过连接器后，其输出光功率相对输入光功率的分贝比。Pin连接器Pout2.回波损耗—后向反射损耗光纤连接处后向反射光功率与输入光功率的分贝比。PinPR连接器20dB

5、40dB?优改进方案：越大说明反射光对前级系统的影响越小。端面端面端面端面端面端面平面接触球面接触斜面接触3.重复性－同一器件每次使用的插入损耗的变化。dB表示。4.互换性－同型号的连接器中，各个连接器插入损耗的差异，也用dB表示。5.1.1光纤的永久性连接光纤的永久性连接熔接法和粘接法固定连接器1.光纤熔接技术70年代初镍铬丝通电作为热源对熔点低于1000℃的多组分多模玻璃光纤进行熔接，连接的损耗约0.5dB。70年代中期采用电弧放电加热法(也有其他加热方式）利用电弧使两根待接光纤熔化而连接在一起。光纤位置控制借助于微动机构和显微

6、镜来实现。多模光纤的平均损耗达到0.26dB。80年代开始“预加热熔接法”通过电弧对光纤端面进行预热整形，然后在放电的情况下,让两根待连接光纤的其中之一沿轴线向另一根移动,最后把它们熔合在一起。单模光纤熔接平均损耗达到0.1dB此后，以此技术为基础发展成为商品光纤熔接机系列。光纤熔接机原理框图电弧电源控制中心监测信号电极夹具及微调架光纤熔接的具体操作端面制备纤芯对准熔接接头增强目前用得最多的是超声光纤切割刀，它采用电子调谐的超声振动刀具,能制备优质的端面。要求有非常高的精度。多模光纤可以采用外径对准法，单模光纤则必须采用芯轴对准－用

7、功率法或折射率差透镜效果法来确定。先让待接光纤的间隙维持几十微米，然后进行预热，最后使间隙逐渐缩小而熔合在一起。电弧熔接后，在光纤接续处用玻璃毛细管或不锈钢管增强；也可用热缩塑料管增强.之后，清洁，检查。2.固定连接器技术采用机械的连接具来支撑被连接的光纤，使其保持在固定的位置上。关键技术是光纤的对准和对准的保持。固定连接器毛细管定位固定连接器V型槽定位固定连接器利用V型槽保持两待接光纤相互对准定位.铅板作主要材料,用冲模冲出V型槽,也可以用单晶硅材料以化学腐蚀的方法刻蚀出V型槽.角度值一般选在60°左右。依靠毛细管本身定位并支撑。

8、5.1.2光纤活动连接器目前使用数量最多的光无源器件。重复插拔的寿命长一般要求插拔次数在1000次以上。对接耦合式耦合方式透镜耦合式外套套筒插针体光纤对接耦合式光纤连接器示意图透镜－厚度分布型透镜耦合式光纤连接器示意图自聚焦透镜－折射