光纤通信技术教学课件作者李方健第3章节光无源器件课件

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1、第3章：光无源器件内容目录3.1光纤连接及光纤连接器3.2光耦合器3.3光隔离器与光环行器3.4光衰减器3.5光开关3.6光波分复用器光无源器件包括光纤活动连接器、光耦合器、光隔离器与光环行器、光衰减器、光开关等，它们起着光学连接、光信号的衰减、隔离和波分复用、光路切换等作用。这些器件对光纤通信系统的构成、功能的扩展或性能的提高，都是不可或缺的。虽然对各种光无源器件的特性有不同的要求，但普遍的要求是插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、隔离度高、价格便宜，许多光无源器件还要求便

2、于集成。3.1光纤连接及光纤连接器光纤与光纤的连接有两种形式，一种是永久性连接，另一种是活动性连接。永久性连接有胶接法、熔接法。目前普遍采用熔接法，熔接在专用的熔接机上进行。光纤端面切割好后，光纤间的对准、调整、熔接及损耗测量等步骤都在微处理机的控制下自动完成，熔接质量很好，同种光纤间的接头附加损耗可达0.1dB以下。如果光纤间的接续不好，附加的接头损耗可能会很大。活动性连接主要借助光纤连接器实现。光纤连接器的作用是实现光纤（缆）与光纤（缆）之间、光纤（缆）与有源器件、光纤（缆）与无源器件、光纤（缆）与仪

3、表之间的活动连接，以便于系统的接续、测试和维护。对光纤连接器的主要要求是插入损耗小、体积小、装拆重复性好、可靠性好及价格便宜。活动性连接主要借助光纤连接器实现。光纤连接器的作用是实现光纤（缆）与光纤（缆）之间、光纤（缆）与有源器件、光纤（缆）与无源器件、光纤（缆）与仪表之间的活动连接，以便于系统的接续、测试和维护。光纤连接器的结构有以下几种：套管结构、双锥结构等类型。目前大多采用精密套管结构。精密套管结构的连接器由用于对中的套管、带有微孔的插针两部分组成。光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中

4、实现连接。套管式光纤连接器的结构如下图所示：光纤套管插针对光纤连接器的主要要求是插入损耗小、体积小、装拆重复性好、可靠性好及价格便宜。被连接的两根光纤，因为光纤自身的特性如芯径、数值孔径和折射率指数等的的失配都要引起一定的损耗，这种损耗称为活动连接器的内损，其值约为0.5dB。另外，由于两根光纤对接时的横向偏移和纵向分离也要引起额外的损耗，这种损耗称为活动连接器的外损，通常其值约为0.5dB。光纤连接器又可分多模连接器和单模连接器。多模连接器用于多模光纤系统，有U型环路连接器、插座式连接器、现场装配连接器

5、（FA）以及C型连接器等，它们的损耗在0.4~0.5dB以下。单模光纤连接器的插针端面常见的类型有FC型（平面型）、PC型（球面型）、APC型（倾斜球面型）等类型。FC型端面制造工艺简单，价格较低，但端面接触不太紧密。PC型端面工艺较复杂，价格较高，但端面接触紧密，且对光信号的反射光线具有较好的衰减作用。APC型端面工艺更复杂，价格高，但端面接触紧密，且对光信号的反射光线的衰减作用更好。单模光纤连接器尾纤头的外形有FC（圆形）、SC型（矩形）、ST型（卡接式圆形）、LC（微型）等类型。光纤活动连接器的型号

6、根据插针端面的类型和尾纤头的外形可分为FC型、PC型、APC型等，其标识形式为“尾纤头类型+插针端面的类型”，如下图所示：连接器型号描述外形图连接器型号描述外形图FC/PC圆形光纤接头/微凸球面研磨抛光FC/APC圆形光纤接头/面呈8º角并作微凸球面研磨抛光SC/PC方形光纤接头/微凸球面研磨抛光SC/APC方形光纤接头/面呈8º角并作微凸球面研磨抛光ST/PC卡接式圆形光纤接头/微凸球面研磨抛光ST/APC卡接式圆形光纤接头/面呈8º角并作微凸球面研磨抛光3.2光耦合器光耦合器就是一类能使传输中的光信号

7、在特殊结构的耦合区发生耦合，并进行再分配的器件。1.耦合器类型定向耦合器：这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分别取出光纤中向不同方向传输的光信号。光信号从端1传输到端3，一部分从端4输出，端2无输出；光信号从端3传输到端1，一部分从端2输出，端4无输出。定向耦合器可用作分路器，不能用作合路器。Y型耦合器：这是一种2×2的3端耦合器，其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起输入一根光纤。这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组合器。星型耦合器

8、：这是一种耦合器，其功能是把根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给根光纤，和不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分配器。2.特性参数光耦合器的主要参数有插入损耗、分光比及隔离度等。以2×2定向耦合器为例，设光信号从1端输入，3、4端输出。插入损耗为：L1=10lg[P1/(P3+P4)]（dB）式中，P1为输入端的光功率，P3，P4为输出端3、4的输出光功率。插入损耗为0.2dB~1dB。分光比为输出端的功率分配比，即§