光纤通信 第4章 常用光无源器件.ppt

光纤通信 第4章 常用光无源器件
光有源器件：
光源
光放大器
光检测器
光无源器件：
光连接器
光耦合器
光开关
光隔离器
光衰减器
光调制器
光器件的分类
作用 —— 参数—— 原理—— 类型
光环行器器或光功率组合器
2、星型耦合器
功能：将n根光纤的输入光功率合 在一起，均匀的分给m 根光纤。
用途：多端口功率分配器
3、 定向耦合器
功能： 取出光纤中向不同方向传送的光信号
1
2
3
4
1
2
3
4
用途：只能用于功率分路器。
四、基本结构
1、 光纤型
将几根光纤去涂覆后排列在一起，用熔断拉锥技术制作成光耦合器。
工作原理：
光功率的比例分配与锥形的长度和包层的厚度有关
2、 微光器件型
主要采用自聚焦渐变透镜
半透镜
A
B
GRIN圆柱透镜
GRIN圆柱透镜
3、波导型
在一个平面板的衬底上制作 需要形状的光波导，衬底既可以做支撑体也可以做波导的包层。
玻璃 衬底
嵌 入波导
4、对接型偶合器
包层研磨 匹配液
拼合
五、 耦合级联
1×2型
2×2型
级联
1×N型
N×N型
从2×2的光方向耦合器来推导N×N型星型耦合器的参数特性：
结论：（N ·㏒2N）/ 2个2×2的星型耦合器可以按照这样的思路组成㏒2 N级阵列，形成N×N型星型耦合器，其分路损耗为3㏒2 NdB.
Wavelength-division multiplexers (WDM)
--波分复用器---的形式:
3 端口器件 (第4端口不用)
1310 / 1550 nm (“经典” WDM技术)
1480 / 1550 nm 和 980 / 1550 nm 用于光放大器(后面章节详述)
1550 / 1625 nm 用于网络监控
插入损耗和隔离度:
对传输通道的波长，具有低插入损耗 (< 1 dB)
传输通道波长对另一波长有高损耗 (20 to 50 dB) :
I10=-10log10[P1(λ1)/P0 (λ1)], I20=-10log10[P2(λ1)/P0 (λ1)]
Common
l1
l2
A、分类
熔锥型(粗WDM)
多层干涉滤光膜型(细WDM →DWDM)
棱镜分光型(粗WDM)
光栅型---体光栅、光纤光栅(粗WDM，细WDM )
阵列波导光栅(细WDM →DWDM)
B、原理
直通臂(P1)
耦合臂(P2)
P
0
熔锥型波分复用器
P1=Pincos2[K(λ)z]
P2=Pinsin2[K(λ)z]
其中z是耦合区的长度，K(λ)为耦合系数，当K(λ)z= π/2，
P1=0， P2=Pin
棱镜分光型波分复用器
Multiplexers (MUX) / Demultiplexers (DEMUX)
DWDM的关键器件
技术分类：
串联介质滤光器
Cascaded FBGs
Phased arrays (see later)
低串扰，有利于解复用
干涉滤光片型波分复用器
1—16
1—15
16
1—14
15
输入光纤
1
4
3
2
0 (监管信道)
干涉滤光膜
光栅型波分复用器---体光栅
主最大强度的方向由下式给出：d sinθ=mλ
Δ θ /Δ λ= m/ d cosθ
其中d为光栅周期， θ为衍射角， m = 0，±1， ±2，等等， Δ θ 为角分离， Δ λ 为波长间隔。
输入光
1
4
3
2
1. 体光栅型
布拉格光栅
1—16
1—15
16

16
16
1—15、16
1—15、16
FBG
环形器
光纤光栅型波分复用器
其反射波长成为布拉格波长（ λB ）由下面的布拉格条件确定：
2Λneff=λB
其中Λ为光栅周期，
neff为有效纤芯折射率。
Array Waveguide Grating