《光电子技术基础》(第二版)朱京平课件.ppt

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1、第8章光通信无源器件技术第8章光通信无源器件技术8.1光纤连接器8.2光衰减器8.3光耦合器8.4光波分复用器8.5光隔离器8.6光开关光纤通信、光纤传感及其他光纤应用领域不可缺少的光器件，工作原理：遵守光线理论和电磁波理论，各项技术指标、计算公式、测试方法等与纤维光学、集成光学息息相关。8.1光纤连接器以低损耗的方法把光纤或光缆相互连接起来的器件方法采用某种机械或光学结构使两根光纤的纤芯对准性能实现光路接续，保证光纤网络90%以上光通过。分类：永久性：采用熔接法、粘接法或固定连接器来实现活动性，光纤活动连接器。指标插入损耗(简称插损)、回波损耗(简称回损)、以及谱损耗、背

2、景光耦合、串扰、带宽等等；对于活动光纤连接器还有重复性和互换性8.1.1光纤连接器主要指标—(1)插损光纤中的光信号通过连接器之后的输出光功率与输入光功率比值的分贝数：其中IL为插损，Pi为输入端光功率，Po为输出端光功率。插损越小越好，ITU建议应不大于0.5dB。多模光纤连接器注入的光功率应当经过稳模器以滤去高次模，使光纤中的模式为稳态分布，以准确衡量连接器插损8.1.1光纤连接器主要指标—(2)回损(后向反射损耗)用以衡量输入光功率中从连接器反射并沿输入通道反向传输的光功率占输入光功率的份额。会引起激光器相对强度噪声、非线性啁啾及激射飘移等，使通信系统性能恶化。光纤连接

3、处后向反射光对输入光的比率的分贝数：其中RL为插损，Pi为输入端光功率，Pr为后向反射光功率。回损越大越好，以减少反射光对光源和系统的影响。典型值初期要求应不小于25dB，现要求不小于38dB。8.1.1光纤连接器主要指标—(3)重复性与互换性重复性光纤（光缆）活动连接器多次插拔后插入损耗的变化情况，用dB表示。互换性连接器插头与转换器两部分的任意互换或有条件互换的性能指标，可以考核连接器结构设计和加工工艺的合理性，也是表明连接器实用化的重要标志，用户和厂家一般要求互换连接器的附加损耗应限制在小于0.2dB的范围内。8.1.2影响插入损耗的各种因素(1)纤芯错位损耗由于纤芯横

4、向错位(如图8-1a)引起的损耗。连接损耗的重要原因8.1.2影响插入损耗的各种因素(1)纤芯错位损耗芯径2a渐变多模光纤模式稳态分布时错位d引起的损耗：单模光纤传输半径w的高斯分布时错位d引起的损耗：其中令错位损耗为0.1dB多模渐变光纤芯径50m、，算得横向错位2.46m;统计值3m单模光纤芯径10m，，算得横向错位0.72m;统计值0.8m。——理论与实践符合良好8.1.2影响插入损耗的各种因素(2)光纤倾斜损耗由于两光纤轴线的角度倾斜(如图8-2a)而引起在连接处的光功率损耗。8.1.2影响插入损耗的各种因素(2)光纤倾斜损耗多模渐变光纤模式稳态分布时倾

5、角引起的倾斜损耗为：其中单模光纤传输半径w的高斯分布时倾角引起的损耗表示为：图8-2(b)实际光纤倾斜损耗统计平均值，倾角以弧度表示，包层折射率n2=1.455，芯折射率n1=1.46，=1.31m。损耗0.1dB对应多模渐变型光纤倾角0.7°，单模光纤0.3°。——实际生产中倾角可控制在0.1°内——常可忽略不计8.1.2影响插入损耗的各种因素(3)端面间隙损耗由于光纤连接端面处存在间隙Z而引起的损耗多模渐变光纤在模式稳态分布时，端面间隙损耗：n0：空气折射率，Z:端面间隙。单模光纤端面间隙Z引起的损耗：n2=1.455，n1=1.46，=1.31m，Z=1m

6、时，芯径50m多模渐变光纤端面间隙损耗为0.006dB芯径10m单模光纤端面间隙损耗为0.089dB——只要端面间隙控制在1m之内，端面间隙损耗即可忽略不计。这一点目前工艺可保证8.1.2影响插入损耗的各种因素(4)菲涅耳反射损耗由于光纤两个端面间隙中存在不同的介质，当光进入其中时就会产生多次反射，从而产生的损耗，表示为n0：空气折射率，n1:纤芯折射率。n1=1.46，=1.31m时算得菲涅耳反射损耗为0.32dB8.1.2影响插入损耗的各种因素(5)芯径失配损耗多模渐变光纤芯径失配损耗：单模光纤芯径失配损耗：图8-3为实际单模光纤芯径失配损耗曲线光从纤芯半径为a

7、1的光纤射向纤芯半径为a2(a2