通信光电子器件基础知识

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1、1第一章光纤与光电子器件技术的发展1.1光纤通信技术的产生发展历程1.2光纤概述及基本特性1.3光纤制造技术和光缆1.4光纤传输技术的发展1.5通信光电子器件2内容回顾及补充发送机损耗接收机光纤通信系统激光器信道：光纤基本参数传输特性NA归一化频率克服途径调制器导光原理放大器EDFA色散改进G.652影响影响G.653非线性改进光纤影响色散补偿G.655光电探测器EDFA和WDM技术发展31.5通信光电子器件1.5.1概述1.5.2半导体光电子技术基础知识1.5.3半导体光源1.5.4光电探测器1.5.5光调制器41.5.1概述光器件类型：有源：需要外加能

2、源驱动工作的器件无源：不需要外加能源驱动工作的光器件发展趋势：集成化全光纤化5光有源器件定义：需要外加能源驱动工作的光器件半导体光源(LD,LED)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(SOA,EDFA)光波长变换器光调制器光开关/路由器最重要的光电子器件6光无源器件定义：不需要外加能源驱动工作的光器件光纤连接器（固定、活动）光纤定向耦合器/分支器（波长相关性不强）光分插复用器（OADM)（波长相关性强）光波分/密集波分复用器（WDM/DWDM)光衰减器（固定、可变）光滤波器（带通、带阻）光纤隔离器与环行器（偏振

3、有关、无关）光偏振态控制器、光纤延迟线、光纤光栅7光器件与电器件的类比光连接器作用：将光纤之间或光纤与器件之间的光路进行连通两端接有连接器的光纤成为跳线8光衰减器（Attenuator）作用：根据用户需求对光信号能量进行预期的衰减常用于系统中吸收或反射掉光功率余量，评估系统损耗以及各类实验中分为固定衰减器和可变衰减器光耦合器（Coupler）定义：对同一波长的光功率进行分路或合路类型：Y型、X型22耦合器、1N型、MN型作用：光信号的分配、合成、提取、监控等1321243光隔离器与光环形器三端口光环行器四端口光环行器光隔离器与光环行器均为非互易器件光隔

4、离器(Isolator)作用：只允许光单向传输，放置于激光器及光放大器前面，防止系统中的反射光对器件性能的影响甚至损伤光环形器(Circulator)作用：使光信号在指定端口间单向通过，在光网络中用于信号的上,下载光传送顺序：1234（三端口，四端口，多端口）1234123光开关（Switches）作用：实现光通道的通断和转换，是光网络中的关键器件，用于光上下话路、交叉互联、保护倒换、网络监视等开关时间是光开关的主要指标。不同的应用场合,对光开关的开关时间要求不同。应用开关时间需求光路的交换及管理(OADM、OXC)1~10ms保护开关1~10ms光包

5、交换1ns外调制10ps主要类型：机械光开关；热光开关；电光开关；微光机电系统（MOEMS）机械式光开关特点：低插损、低PDL、低串话(隔离度高)、性能稳定、低价格，但速度慢(~ms)只能用在OXC和OADM节点中。是目前最为成熟，应用最广的光开关活动光纤光纤光纤固定装置新型光开关——MOEMS微光机电系统(MOEMS)光开关是微机电系统技术(MEMS)与传统光技术相结合的新型机械式光开关MEMS技术是基于半导体微细加工技术而成长起来的制作工艺技术，利用这种技术可以制作出微小而活动的机械系统I/OFibersImagingLensesReflectorMEM

6、S2-axisTiltMirrorsMEMS光开关阵列优点：可实现超大规模交叉连接可利用IC工艺，批量生产;大规模交叉连接的广阔市场前景将可能使MOEMS光开关阵列成为光开关的主流采用集成电路(IC)标准工艺在Si衬底上制作出集成的微反射镜阵列，反射镜尺寸非常小，仅300微米左右，比头发丝还细MEMS光开关阵列——Mirror1NMEMSSwitchHP/AgilentBubble开关阵列将成熟的喷墨打印技术与Si平面光路(PLC)结合加热时，利用气泡的全反射，使来自输入波导的光改变反向交换速度为10ms没有可移动部分，可靠性较好，对偏振不敏感群组滤波器(

7、Interleaver)用于将一根光纤中输入的一组50GHz(或100GHz)信道间隔的光信号分成两组100GHz(或200GHz)信道间隔的光信号(分波),分别从两根光纤中输出为实现50GHz间隔的密集波分系统,同时避免器件技术的过分复杂和太高成本ComponentsandModulesinDWDMNetworksDWDMThinfilmfiltersFibergratingsWaveguidesCirculatorsInterleaversMux/DemuxmodulesAmplifiersIsolatorsTapcouplersPumplasersG

8、ainequalizersAttenuatorsIn