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《光纤通信》 第3讲无源光器件 (2)
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由于折射率不同引起的反射可用菲涅耳公式计算。设玻璃的折射率为n1时，光功率的反射系数可用下式求出：
r =[( Lin=10lg[∑Pj/Pi] j=1….N
式中Pj为从各端口输出的功率，Pi为从某个输入端上输入的功率。对传输型耦合器，N为输出端数；对于反射型耦合器，N为输入端数与输出端数之和。
进入星形耦合器的光功率分配是等分到N个输出端口，即任一个输出端口得到的光等于各个输出端口输出的功率和的1／N，它称为功率分配系数。
另外，可用多个2×2定向耦合器来构成N×N的星形耦合器。
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三、光合波器、光分波器
光合波器和光分波器是用于波分复用等传输方式中的无源光器件。可将不同波长的多个光信号合并在一起耦合到一根光纤中传输，或者反过来说，将从一根光纤传输来的不同波长的复合光信号，按不同光波长分开。前者称为合波器，后者称为光分波器。
如下图所示，可分为棱镜型，多层电介质干涉膜（干涉膜滤波器）型以及衍射光栅型等几种类型。
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光合波器和光分波器的类型
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1，2
2
1
直通臂
耦合臂
1 2
P
0
P1 P2
熔锥光纤型波分复用器结构和特性
1 2
1
2
1
2
1
2
1 2
1 2
1 2
1 2
公共臂
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衍射光栅型波分复用器结构示意图
光 纤
透 镜
光 栅
1
2
3
1
2
3
1+ 2+ 3
1+ 2+ 3
1+ 2+ 3
1
2
3
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采用棒透镜的光栅型WDM
光 纤
棒 透 镜
光 栅
1+ 2+ 3
1
2
3
1+ 2+ 3
1
2
3
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图中给出了一种利用多层膜制成的滤光器，这是一种波导型分波滤光器。其结构是一直线形单模波导的中间开一斜槽，且在其中插入一多层膜滤光器。，，沿另一斜置的多模波导被分离出来。这种结构可用来作为分波器，但若反向使用时却不能做合波器用，这是因为多模一侧损耗大的缘故。
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多层电介质干涉膜型合波分波器，是把具有接近λ /2或者λ /4光学厚度的高折射率电介质膜和低折射率电介质膜交替重塑形成薄膜，于是对于特定波长表现出较强的选择性。这种波长选择性主要依赖于电介质膜的层数、膜的厚度、膜的材料等。
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采用电子射束蒸镀方法，可将SiO2（低折射率材料，n=）和 TiO2（高折射率材料，n＝ ）积层 20～40层，实现带通滤波器（BPF）、长波长带通滤波器（LWPF）、短波长带通滤波器(SWPF)等各种滤波特性。
这种带通滤波器的实际结构如图所示。
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四、光隔离器
半导体激光器及光放大器等对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，并导致性能恶化。因此需要用光隔离器阻止反射光。光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉弟旋转的非互易性。
偏振器:一种光学器件，偏振器中有一透光轴，其输出光为某一种形式的偏振光。当光的偏振方向与透光轴水平时，则光全部通过；垂直时，则光全部隔离。
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隔离器工作原理如下图所示。
这里假设入射光只是垂直偏振光，第一个偏振器的透振方向也在垂直方向， 因此输入光能够通过第一个偏振器。
紧接第一个偏振器的是法拉弟旋转器，法拉弟旋转器由旋光材料制成，能使光的偏振态旋转一定角度，例如45°，并且其旋转方向与光传播方向无关。
回忆一下：光偏振(极化)
单模光纤中传输的光的偏振态(SOP：State of Polarization) 是在垂直于光传输方向的平面上电场矢量的振动方向。
在任何时刻，电场矢量都可以分解为两个正交分量，这两个正交分量分别称为水平模和垂直模。
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偏振器
法拉弟
旋转器
偏振器
反射光
阻塞
入射光
SOP
隔离器工作原理
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