光纤通信第05章ppt课件.ppt

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1、第五章无源光器件和WDM技术5.1无源器件的几个常用性能参数5.2光纤和波导型无源光器件5.3光学无源器件5.4波分复用、解复用器件5.5光开关5.6WDM光纤传输系统5.1无源器件的几个常用性能参数1．插入损耗IL=2．回波损耗RL=3．反射系数R=4．工作波长范围最小波长（min）到最大波长（max）的范围5．偏振相关损耗（PDL）对于所有的偏振态，由于偏振态的变化造成的插入损耗的最大变化值6．隔离度5.2光纤和波导型无源光器件5.2.1光连接器和光耦合器1．光连接器光连接器的功能是将两根光纤连接起来影响光连接器的插入损耗的因素:被连接的两

2、根光纤是否匹配安装的精度2．光耦合器（Couplers）光通信中经常需要把多个光信号耦合到一起，或将光信号分到多根光纤中，光耦合器可以实现这些功能简单的耦合器常用的制造光耦合器的方法有研磨抛光法、熔融拉锥法和平面波导法3．波导耦合器基本结构和基本原理与光耦合器类似5.2.2偏振控制器1．可转动光纤线圈型偏振控制器2．挤压型偏振控制器5.2.3光纤布拉格光栅1．光纤光栅滤波器光纤中折射率周期性变化的结构2．啁啾光纤光栅5.2.4Mach-Zahnder滤波器M-Z滤波器由两个3dB耦合器和两段长度不等的波导臂组成输入光功率Pi经第一个3dB耦合器后等

3、分为Pi1和Pi2两部分,光功率可以表示为由于两波导的长度不同，传输时延不同，到达第二个3dB耦合器时，两束光的电场强度可以表示为合成光波的电场强度和输出光功率可以表示为定义输出光功率与输入光功率的比值为透射率，透射率的表达式为5.2.5非线性环路镜非线性环路镜（Non-LinearOpticalLoopMirror，NOLM）是一个可以具有多种用途的快速开关器件，在消除脉冲序列的背景噪声、光时分复用（OTDM）系统和光逻辑器件的研究中有广泛的应用非线性环路镜的典型结构输出光功率随输入功率的变化非线性环路镜可以采用多种不同的结构，实现不同的目的,下

4、图为改进的非线性放大环路镜非线性环路镜可以用于不同的系统中，实现不同的目的NOLM可以作为一个光逻辑与门，在光时分复用（OTDM）系统中实现解复用的功能5.3光学无源器件5.3.1偏振分束器双折射棱镜型偏振分束器5.3.2光隔离器法拉第电磁旋转效应5.3.2光环行光环行器是在光通信中应用广泛的微光学器件，它具有多个端口，最常用的是3端口和4端口器件光环行器可以有不同的结构，可以使用不同的器件构成，但其最基本的原理是利用法拉第电磁旋转效应实现光的单向传输。3端口光环行器的结构以及端口1到端口2的光路图5.3.4自聚焦透镜自聚焦透镜（GRIN）是应用广

5、泛的无源光器件，主要作用是准直光束自聚焦光纤的折射率分布近似为自聚焦透镜中光线的轨迹在自聚焦透镜中，近轴光线的轨迹r（z）及其导数为在自聚焦透镜中，入射光线的轨迹是一条正弦曲线，而且所有的入射光线都有相同的周期，称之为自聚焦透镜的节距，表示为Ln。5.3.5F-P腔滤波器两束透射波A1和A2的路程差为相位差为当相位差为2的整数倍时，所有的透射波同相相长，形成强的输出光束，对应的透射波长为5.3.6光栅光栅形状基本的光栅方程可以表示为k=1，2，3，…角色散本领和色分辨本领是角色散元件的主要性能指标。角色散本领是相距为单位波长的光波散开角度，其表达

6、式为色分辨本领定义为光栅的角色散本领为光栅的色分辨本领为5.4波分复用、解复用器件波分复用(WDM):是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原始信号复原。对波分复用器件的主要要求是：插入损耗小，隔离度大，串扰小；带内平坦，带外插入损耗变化陡峭；温度稳定性好，工作稳定、可靠；复用通路数多，各路插入损耗相差不大，尺寸小波分复用、解复用器件的性能参数插入损耗回波损耗反射系数偏振相关损耗中心

7、波长和通带特性中心波长是指各信道的中心波长通带特性是指波分复用器的各个信道的滤波特性，可以用−0.5dB带宽、−3dB带宽和−20dB带宽来表示信道隔离度和串扰信道隔离度定义隔离度和串扰是一对相关联的参数，其绝对值相等，符号相反5.4.1光栅型复用、解复用器光栅型解复用器的三种结构当入射波被准直成平行光照射到光栅上，不同波长的主最大相互分开一个角度，即将多波长信号进行解复用。光栅型解复用器是一种并行器件，它可以同时分开多路不同波长的信号，使各路的插入损耗都一样，具有解复用路数多，分辨率较高等优点，目前被广泛应用于DWDM系统中。5.4.2干涉膜滤波

8、器型复用、解复用器件基本的干涉膜滤波器型解复用器件的结构5.4.3阵列波导光栅型复用、解复用器阵列波导光栅型（Arraye