光通信32(PPT)

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目录第一章  信息与信号第二章  光通信的一般概念第三章  传输(chuánshū)光路第四章  光发射机第五章  光接收机与根本光纤数字通信系统第六章  基于电复用的光纤通信系统第七章  光放大第八章  光路复用技术第一页，共八十页。

1第三章传输(chuánshū)光路第一节光纤和光缆(ɡuānɡlǎn)第二节无源光器件(qìjiàn)第二页，共八十页。

2第二节无源光器件(qìjiàn)指不需要外界(wàijiè)输入能量即可工作的光路部件光纤连接器、光纤耦合器、光环形器、光滤波器、波分复用/解复用器光衰减器、光隔离器、偏振控制器、起偏器第三页，共八十页。

3第二节无源光器件(qìjiàn)主要功能：对信号(或能量)的传输路径进行连接、合成、分支；对信号的形态进行变换以及有目的衰减其能量等光无源器件在光纤通信系统、光纤局域网(包括(bāokuò)计算机光纤网、微波光纤网、光纤传感网等)以及各类光纤传感系统中是必不可少的重要器件，有着广泛的应用。第四页，共八十页。

4第二节无源光器件(qìjiàn)3.2.1光纤连接器3.2.2光纤耦合器3.2.3波长相关器件3.2.4偏光(piānɡuānɡ)器件3.2.5功率相关器件3.2.6自聚焦透镜与光纤准直器3.2.7光开关第五页，共八十页。

5例：M-Z干预(gānyù)仪分路(fēnlù)合路反射(fǎnshè)反射准直关键：〔1〕准直；〔2〕分路；〔3〕合路〔4〕反射第六页，共八十页。

6例：M-Z光纤干预(gānyù)仪半导体激光器透镜(tòujìng)偏振(piānzhèn)控制器(PC)偏振控制器(PC)光纤头接收屏电源电源偏振片探头功率计PZT准直分路第七页，共八十页。

7例：光纤M-Z干预(gānyù)仪图4干涉条纹图样第八页，共八十页。

8例：M-Z光纤干预(gānyù)仪半导体激光器透镜(tòujìng)偏振(piānzhèn)控制器(PC)偏振控制器(PC)光纤头接收屏电源电源偏振片探头功率计PZT准直分路第九页，共八十页。

9光源(guāngyuán)耦合耦合效率根本要求----两小〔1〕光斑(guāngbān)小〔2〕数值孔径小〔发散较小〕芯包层树脂被覆层NA=0.1第十页，共八十页。

10组合(zǔhé)透镜LD光纤第十一页，共八十页。

113.2.1光纤连接器光纤连接器连接两根光纤的器件。固定与活动(huódòng)连接器插入损耗，定义为连接器的输出功率与输入功率比值的分贝数。插入损耗越小越好第十二页，共八十页。

12例：M-Z光纤干预(gānyù)仪半导体激光器透镜(tòujìng)偏振(piānzhèn)控制器(PC)偏振控制器(PC)光纤头接收屏电源电源偏振片探头功率计PZT准直分路第十三页，共八十页。

13插入损耗影响(yǐngxiǎng)因素⑴光纤结构参数失配引起的损耗⑵两光纤相对位置偏离(piānlí)设计要求引起的损耗⑶端面形状引起的损耗第十四页，共八十页。

14⑴结构参数(cānshù)失配模斑失配由于模斑失配引起(yǐnqǐ)的损耗与传输方向无关w1,w2分别(fēnbié)为输入，输出光纤的模场半径。第十五页，共八十页。

15⑵相对位置(wèizhi)偏离横向错位光纤轴线不平行(píngxíng)间隙第十六页，共八十页。

16⑵相对(xiāngduì)位置偏离横向(hénɡxiànɡ)错位引起的损耗第十七页，共八十页。

17⑵相对位置(wèizhi)偏离光线轴线不平行引起(yǐnqǐ)的损耗第十八页，共八十页。

18⑵相对位置(wèizhi)偏离间隙(jiànxì)引起的损耗第十九页，共八十页。

19⑶端面(duānmiàn)形状引起的损耗非平面端面的损耗第二十页，共八十页。

20光纤连接(liánjiē)插入损耗方法熔接法V型槽法套管法连接工艺电弧放电、火焰、激光需要粘接剂需要粘接剂特点易于自动熔接易于多纤连接受灰尘影响小连接工具自动或手动熔接机简单，但用手工简单，但用手工操作技术自动焊接过程简单连接时间稍长要求技术熟练接头损耗0.1dB0.15dB0.15dB第二十一页，共八十页。

21光纤连接(liánjiē)方法示意图：1、熔接(rónɡjiē)法光纤放电(fàngdiàn)电极第二十二页，共八十页。

22熔接机第二十三页，共八十页。

23熔接机第二十四页，共八十页。

24熔接机第二十五页，共八十页。

25熔接机第二十六页，共八十页。

262、V形槽法点上光学(guāngxué)胶用铁丝(tiěsī)压上第二十七页，共八十页。

273、套管(tàoɡuǎn)法φ’φ孔内灌入光学(guāngxué)胶第二十八页，共八十页。

28光纤活动(huódòng)连接器第二十九页，共八十页。

29光纤活动(huódòng)连接器第三十页，共八十页。

30连接器分类(fēnlèi)插针：PC,APC,UPC插座(chāzuò)：FC,ST,SC第三十一页，共八十页。

31第三十二页，共八十页。

32常用(chánɡyònɡ)的光纤连接器FC型光纤连接器(FerruleConnector)说明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。最早是由日本NTT研制。最早，FC类型的连接器，采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式。此类连接器结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反射，提高回波损耗性能(xìngnéng)较为困难。后来，对该类型连接器做了改进，采用对接端面呈球面的插针〔PC〕，而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能(xìngnéng)有了较大幅度的提高。第三十三页，共八十页。

33常用的光纤连接器SC型光纤连接器外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。此类连接器价格低廉，插拔操作方便，抗压强度(kànɡyāqiánɡdù)较高，安装密度高。ST型光纤连接器外壳呈圆形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式。紧固方式为螺丝扣。此类连接器适用于各种光纤网络，操作简便，且具有良好的互换性。第三十四页，共八十页。

34常用的光纤连接器LC型连接器是著名Bell〔贝尔〕研究所研究开发出来的，采用操作方便的模块化插孔〔RJ〕闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半(yībàn)，为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。目前，在单模SFF方面，LC类型的连接器实际已经占据了主导地位，在多模方面的应用也增长迅速。第三十五页，共八十页。

353.2.2光纤耦合器光纤耦合器是实现光信号分路/合路的器件。模耦合理论(lǐlùn)。分类：多模光纤耦合器单模光纤耦合器结构：研磨式和熔融拉锥式。连接器类型：FCSTSMA耦合臂直通臂耦合臂直通臂第三十六页，共八十页。

36第三十七页，共八十页。

37第三十八页，共八十页。

38第三十九页，共八十页。

39光耦合器原理(yuánlǐ)输入端1输入端2输出端3输出端4第四十页，共八十页。

40两根光纤靠近，模场互相(hùxiāng)交叠，产生横向耦合第四十一页，共八十页。

41模式(móshì)耦合方程第四十二页，共八十页。

42模耦合方程(fāngchéng)的对称性无损(wúsǔn)光波导的总功率应保持不变第四十三页，共八十页。

43两全(liǎnɡquán)同光波导的模耦合模耦合系数(xìshù)应为实数第四十四页，共八十页。

44两个(liǎnɡɡè)光波导模式功率交换第四十五页，共八十页。

45第四十六页，共八十页。

46实际(shíjì)的耦合情况第四十七页，共八十页。

47主要参数插入损耗附加(fùjiā)损耗分光比隔离度第四十八页，共八十页。

483.2.3波长相关(xiāngguān)器件光滤波器干预滤波型〔介质膜型〕光纤光栅(guāngshān)波分复用器WDM(WaveDivisionMultiplexer)熔锥耦合器型干预滤波型〔介质膜型〕阵列光栅AWG(ArrayWaveGrating)第四十九页，共八十页。

49光纤滤波器干预滤波(lǜbō)型〔介质膜型〕黑色标记(biāojì)反射(fǎnshè)端R公共端C透射端T光纤光栅第五十页，共八十页。

50干预滤波(lǜbō)型〔介质膜型〕增透膜增透膜透射(tòushè)波长光λ3公共端：透射和反射(fǎnshè)波长光λ3和λ2反射波长光λ2滤波片主体第五十一页，共八十页。

51光纤光栅(guāngshān)第五十二页，共八十页。

52光纤光栅的滤波(lǜbō)特性图3.2-7光纤光栅的滤波特性第五十三页，共八十页。

53波分复用(fùyònɡ)/解复用(fùyònɡ)器波分复用光纤通信系统的关键器件。将假设干路不同波长的信号复合后送入同一根光纤中传送，或者将在同一根光纤中传送的多波长信号分解后分送给不同的接收机。它的插入损耗(sǔnhào)与普通耦合器的插入损耗(sǔnhào)不同，不存在分路损耗(sǔnhào)。隔离度：窄谱线光源，隔离度一般较大，可忽略不计宽谱线光源，隔离度缺乏，引起串话第五十四页，共八十页。

54复用器解复用器发射机λ1发射机λNλ1…λN单根光纤接收机λ1接收机λN波分复用器第五十五页，共八十页。

551.熔锥耦合器型波分复用(fùyònɡ)/解复用(fùyònɡ)器第五十六页，共八十页。

56第五十七页，共八十页。

572.干预滤波器型3.集成波导型评价波分复用(fùyònɡ)/解复用(fùyònɡ)器的性能指标主要有插入损耗，串音〔隔离度〕，通道带宽。波分复用(fùyònɡ)/解复用(fùyònɡ)器第五十八页，共八十页。

58光纤偏振器Polarizor〔起偏器、检偏器〕偏振控制器PC(PolarizationController)旋转(xuánzhuǎn)光纤线圈型挤压光纤型3.2.4偏光(piānɡuānɡ)器件第五十九页，共八十页。

591.起偏器与检偏器光纤偏振(piānzhèn)器：消光比：26dB2.光纤偏振分束器PBS〔保偏光纤耦合器〕金属膜普通(pǔtōng)光纤单偏光纤P单偏光纤S3.2.4偏光(piānɡuānɡ)器件第六十页，共八十页。

603.偏振(piānzhèn)控制器偏振控制器是一种偏振态调节的元件各态遍历性：对于任意的输入(shūrù)偏振态都能调节到任意想要的输出偏振态至少要旋转两次PC第六十一页，共八十页。

613.偏振(piānzhèn)控制器〔1〕手动旋转光纤圈〔2〕挤压(jǐyā)光纤型偏振控制器〔3〕半导体光放大器SOA〔4〕MZ干预仪第六十二页，共八十页。

62〔1〕手动旋转(xuánzhuǎn)光纤圈弯曲单模光纤产生感应双折射各向异性(ɡèxiànɡyìxìnɡ)改变输入偏振态的相对角度第六十三页，共八十页。

63Ryxr旋转(xuánzhuǎn)光纤线圈型第六十四页，共八十页。

64各态遍历性任意输入偏振(piānzhèn)态都可以到达任意输出偏振(piānzhèn)态从邦加球任意一点旋转到另一个任意点S1S2S3第六十五页，共八十页。

65〔2〕挤压(jǐyā)光纤型偏振控制器挤压单模光纤产生感应(gǎnyìng)双折射各向异性两个挤压器成45°布置CDBA45°压电陶瓷第六十六页，共八十页。

66挤压(jǐyā)型PC1PolarizationAnalyzerComputerDFBLaserPPCJawPZTPCFiber45º2TunablePowerSupply1PolarizationAnalyzerComputerDFBLaserPPCJawPZTPCFiber45º2TunablePowerSupply3第六十七页，共八十页。

67挤压(jǐyā)光纤型图5.两个挤压器成45°布置CDBA45°第六十八页，共八十页。

68各态遍历性PPC的偏振(piānzhèn)遍历性三单元(dānyuán)PPC的输出偏振态演化轨迹第六十九页，共八十页。

693.2.5功率(gōnglǜ)相关器件光衰耗器：介质(jièzhì)膜型光隔离器：(Isolator)法拉第磁光效应光环形器：第七十页，共八十页。

70光衰耗器光衰耗器是一种用来降低(jiàngdī)光功率的无源器件。用于调节光线路电平测光接收机灵敏度时观察误码率校正误码率，评价光传输设备可变光纤通信线路电平太高时固定分类衰耗精度衰耗范围衰耗重复性原始插入损耗主要技术指标第七十一页，共八十页。

71起偏检偏45度反射(fǎnshè)回来的光完全透不过去光隔离器：第七十二页，共八十页。

72光环行器1231到2，2到33不到(bùdào)1第七十三页，共八十页。

733.2.6自聚焦透镜(tòujìng)与光纤准直器普通(pǔtōng)透镜自聚焦透镜(tòujìng)第七十四页，共八十页。

74折射率分布(fēnbù)第七十五页，共八十页。

75找到此面，使所有的光线平行于光纤主轴，那么经自聚焦透镜后，光线会聚(huìjù)在另一端面上，可实现聚焦。自聚焦透镜光轨迹示意图：其折射率分布沿径向(jìnɡxiànɡ)逐渐减小n大n小第七十六页，共八十页。

76平行(píngxíng)光路第七十七页，共八十页。

773.2.7光开关(kāiguān)光发射机光接收机第七十八页，共八十页。

78Thanks第七十九页，共八十页。

79内容(nèiróng)总结目录。第一章  信息与信号。第二章  光通信的一般概念。第三章  传输光路。第五章  光接收机与根本(gēnběn)光纤数字通信系统。第六章  基于电复用的光纤通信系统。第七章  光放大。第八章  光路复用技术。插入损耗，定义为连接器的输出功率与输入功率比值的分贝数。说明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。干预滤波型〔介质膜型〕。透射和反射波长光λ3和λ2第八十页，共八十页。