光通信知识-常用光器

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1、第四章常用光无源器件4.1光纤连接器4.2光纤耦合器4.3波分复用/解复用器4.4光开关4.1光纤连接器4.1.1光纤连接器的结构与种类光纤(缆)活动连接器是实现光纤(缆)之间活动连接的光无源器件，它还具有将光纤(缆)与其他无源器件、光纤(缆)与系统和仪表进行活动连接的功能。1.光纤连接器的结构光纤连接器基本上是采用某种机械和光学结构，使两根光纤的纤芯对准，保证90%以上的光能够通过，目前有代表性并且正在使用的光纤连接器主要有五种结构。(1)套管结构套管结构的连接器由插针和套筒组成。(2)双锥结构双锥结构连接器是利用锥面定位。(3)V形槽结构V形槽结构的光纤连接器是将两

2、个插针放入V形槽基座中，再用盖板将插针压紧，利用对准原理使纤芯对准，(如图4.3所示)。图4.3V形槽结构(4)球面定心结构球面定心结构由两部分组成，一部分是装有精密钢球的基座，另一部分是装有圆锥面(相当于车灯的反光镜)的插针。(5)透镜耦合结构透镜耦合又称远场耦合，它分为球透镜耦合和自聚焦透镜耦合两种，其结构分别如图4.5、图4.6所示。图4.5球透镜耦合结构图4.6自聚焦透镜耦合2.光纤活动连接器的种类光纤活动连接器的品种、型号很多，其中有代表性的有：FC、ST、SC、D4、双锥、VFO(球面定心)、F-SMA、MT-RJ连接器等等。下面针对FC、SC和ST这三种连

3、接器作简单的介绍。(1)FC系列连接器FC型连接器是一种用螺纹连接，外部零件采用金属材料制作的连接器，它是我国电信网采用的主要品种，我国已制定了FC型连接器的国家标准。(3)ST型连接器ST型连接器采用带键的卡口式锁紧机构，确保连接时准确对中。(4)不同型号插头互相连接的转换器对于上述FC、SC、ST三种连接器，在对不同型号插头连接时，需要转换器进行连接。(5)活动连接器跳线的规格由于实际使用情况非常复杂，因而跳线的规格也多种多样。在选择跳线时，至少有下述几个参数是需要明确的。(6)新型多芯光纤连接器随着用户通信网规模的扩大、WDM的普及、电信网／数据网的光纤化乃

4、至多媒体大容量信息处理设备的发展均推动着光缆向多芯、高密度方向深入发展，带状多芯光缆需要用多芯光纤连接器进行连接，多芯带状光纤MT连接器就应运而生。4.1.2光纤连接器特性评价一个连接器的主要指标有4个，即插入损耗、回波损耗、重复性和互换性。1.插入损耗插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数，表达式为：Ac＝-10lgP1/P0(dB)式中：Ac为连接器插入损耗；P0为输入端的光功率；P1为输出端的光功率。2.回波损耗回波损耗又称为后向反射损耗。它是指光纤连接处，后向反射光对输入光的比率的分贝数，表达式为：Ar＝-10

5、lgPR/P0(dB)式中：Ar表示回波损耗；P0表示输入光功率；PR表示后向反射光功率。3.重复性和互换性重复性是指光纤(缆)活动连接器多次插拔后插入损耗的变化，用dB表示。互换性是指连接器各部件互换时插入损耗的变化，也用dB表示。4.2光纤耦合器光耦合器是将光信号进行分路或合路、插入、分配的一种器件。4.2.1光纤耦合器的结构与原理制作光耦合器可以有多种方法，大致可分为分立光学元件组合型、全光纤型、平面波导型等。下面主要介绍熔融拉锥法的原理。熔融拉锥法就是将两根(或两根以上)除去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式

6、的特殊波导结构，实现传输光功率耦合的一种方法。(1)熔融拉锥型单模光纤耦合器在单模光纤中，传导模是两个正交的基模(HE11)信号。图4.9所示是单模光纤耦合器的迅衰场耦合示意图，其中归一化频率(2)熔融拉锥型多模光纤耦合器在多模光纤中，传导模是若干个分立的模式，不仅应在数值孔径角内，还要同时满足4an1sinθ=mλ(m=1，2，3，…)。其中，a为纤芯半径，n1是纤芯折射率，θ为传导模与光轴的夹角，λ为传输光的波长。总的模式数为：M=V2/2式中：V为归一化频率。4.2.2光纤耦合器的特性1.插入损耗插入损耗(InsertinLoss，IL)定义为指定输出端口的光功

7、率相对全部输入光功率的减少值。该值通常以分贝(dB)表示，数学表达式为其中：ILi是第i个输出端口的插入损耗；Pouti是第i个输出端口测到的光功率值；Pin是输入端的光功率值。2.附加损耗附加损耗(ExcessLoss，EL)定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功率的减小值。该值以分贝(dB)表示的数学表达式为式中：Pouti为第i个输出口的输出功率；Pin为输入光功率。3.分光比分光比(CouplingRatio，CR)是光耦合器所特有的技术术语，它定义为耦合器各输出端