光纤通信幻灯片常用光无源器件.ppt

光纤通信幻灯片常用光无源器件
哈尔滨工业大学
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2014-7-14
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第四章 常用光无源器件的目录
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光纤连接器
§
光纤耦合器
§。
例题：某一单模玻璃光纤 ， ， ，相对横向
偏移值从0到5um，，绘出损耗与偏移之间的
曲线。
，
<V<
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(2)角度错位
对于多模阶跃折射率光纤来说，耦合效率为：
是两根光纤端面之间形成的楔形缝隙内填充材料的折射率， 是错
位的角度，单位为弧度，由此产生的耦合损耗为：
对于单模光纤来说，耦合损耗为：
式中， 单位是弧度， 是高斯光斑尺寸 ， 是包层材料的折射率。
例题：某SI光纤(阶跃型光纤)， ， ，归一
。计算该光纤的纤心半径、数值孔径
(单模光纤)。
角度错位结论：数值孔径越大，角度错位对耦合效
率、损耗的影响越小；数值孔径越大，耦合损耗随
错位角度的增加越慢。
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(3)端面分离
a)多模阶跃光纤的端面间隙产生的损耗
在光纤纤心截面内功率均匀分布的前提下，由小的端面间隙导致的损耗为： ，式中， 是匹配液的折射率，在没有匹配液的情况下， 。
b)单模光纤的端面间隙产生的损耗:
式中：
c)总结：对于单模或多模光纤来说，端面分离
间隙并不是关键的损耗因素，而横向对准差错
是最严重的损耗因素。
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(4)光纤端面不平滑
粗糙的光纤端面产生散射，将导致比较显著的损耗。如果光纤端面不平
行，会使光纤端面与光纤轴线不垂直，这种情形也会导致连接损耗的增
加。用匹配液填充凹凸不平的端面并消除倾斜造成的间隙，有助于解决
这一问题。若要求非常低的连接损耗，光纤端面必须是平滑且平行的。
(5)不同光纤之间的连接（直径差异，数值孔径差异，类型差异）
将有不同数值孔径或纤心直径的光纤相互连接是经常会遇到的事情，同
样结构的光纤的纤心直径也可能会有差异。假设光从纤心半径为 的光
纤传送到纤心半径为 的光纤。如果 ，则损耗为：
(阶跃、渐变光纤都成立)，如果接收光纤比发射光纤粗一些，则没有损耗。
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光线从具有较高数值孔径的光纤传输到较低数值孔径的光纤，一些发射光
线将落在接收光纤接收角之外，如果 ，则连接损耗为：
(多模阶跃和渐变光纤都有效)
如果接收光纤的数值孔径比发射光纤的数值孔径大，则没有损耗。
(5)不同光纤之间的连接（续）
不同光纤之间的连接结论：光功率从SI光纤传输到抛物线折射率的GRIN光
纤，如果两者的轴心有相同的数值孔径且纤心半径相等，则连接损耗为3dB。
光功率从GRIN光纤传输到SI光纤则没有损耗。
（SI：Step-index fiber GRIN：Graded-index fiber渐变折射率光纤）
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回波损耗
又称后向反射损耗，是指光纤连接处，后向反射光对输入光的功率比率
的分贝数，表达式为：
式中， 表示回波损耗； 表示输入光功率； 表示后向反射光功率。
回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。
重复性和互换性
重复性是指光纤(缆)活动连接器多次插拔后插入损耗的变化，用dB表示。
互换性是指连接器各部件互换时插入损耗的变化，用dB表示。
这两项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。
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光纤耦合器概述
定义
简称耦合器，是将光信号进行分路或