光纤技术及应用---第五章试卷.ppt

第五章光纤器件
2017/6/26
2
为实现光波的传输:
传统方法:采用分立光学元件构成光学系统
缺点:体积大、质量大、结构松散、可靠性差、与光纤不兼容
光纤技术的发展:以光纤为基质构成光纤器件,弥补不足
光纤器件是构成光纤通信系统和光纤传感系统不可缺少的部件。
按照能量的产生和消耗可分为光纤无源器件和光纤有源器件:
(a)光纤无源器件:指用光纤构成的一种能量消耗型器件;
如:光纤连接器、光纤定向耦合器、光波分复用器、光纤隔离器和环形器、光纤滤波器、光纤衰减器等,
功能:对信号或能量进行连接、合成、分叉、转换及衰减等
(b)光纤有源器件:用光纤构成的一种能量产生型器件
如:光纤放大器、光纤激光器等
功能:主要是扩大通信容量、增大中继距离、提高传感效能等。
本章主要讲:
光纤无源器件
(光纤连接器、光纤定向耦合器、光波分复用器、光纤隔离器和环形器、光纤滤波器、光纤光栅、光开关、光纤衰减器等)
光无源器件是光路的重要组成部分。
光无源器件与电无源器件有许多相似之处,电无源器件如插头、开关、电容、电阻、电感等,是电路的重要组成部分。常见的光无源器件有光纤连接器、光耦合器、光波分复用器、光隔离器、光衰减器、光开关等。
光无源器件遵守光学的基本理论,即光线理论和电磁场理论。
光纤无源器件
1、光纤无源器件的主要性能参数
广义讲:光纤无源器件可以看成一个多端口耦合器,每一个端口对应一条信号通道(简称“信道”),光信号由耦合器的一个端口或几个端口输入,经过某种变换或处理之后,从另一个或几个端口输出。
(1)信道插入损耗:表示由输入信道(j)至指定输出信道(i)的功率传输损耗,即:
其中:
---是第j信道的输入功率
---是第i信道的输出功率
2017/6/26
6
(2)信道隔离比:表示由输入信道(j)至非指定输出信道(k)的功率传输损耗,即:
(3)过剩损耗:表示当由第 j 信道输入功率时,由器件所引起的总附加功率传输损耗,即:
(4)回波损耗:表示由输入端口返回输入信道的功率损耗,即:
回波损耗又称为后向反射损耗,是指光纤连接处,后向反射光功率相对入射光功率的分贝数,回波损耗越大越好。
2017/6/26
7
(5)信道工作波长:表示相应于最低插入损耗值的光信号波长,在波分复用器中这一参数尤为重要。
(6)信道带宽:表示相应于标定插入损耗值的光信号波长范围,如:。
此外:各种不同的无源器件还具有一些特定的性能参数,
如:隔离器的“反向隔离比”、波分复用器的“信道间隔”、以及光开关的“开关速度”等
2017/6/26
8
2、光纤连接器
(1)光纤连接器-----是光纤与光纤之间的活动接头,把光纤的两个端面精密对接起来。是一种可拆卸的光纤接插件,用于反复地连接或断开光纤。
(2)光纤连接器的主要技术要求:
插入损耗小;(b)重复插拔损耗变化小;(c ) 一致性(互换性)好。此外,要求安装方便、性能稳定、可靠性高、价格低廉。在距离光源较近处的光纤连接器还必须具有较大的回波损耗,以消除端面反馈光对光源的不利影响。
(3)光纤连接器的分类:
端面对接式连接器、透镜扩束式连接器、阵列光纤连接器
光纤活动连接器基本上是采用某种机械和光学结构,使两根光纤的纤心对接,保证95%以上的光能通过连接器。
目前,活动连接器有代表性且正在使用的结构有以下几种。
图套管结构
结构图
分为:直插(ST)型、双锥(BC)型;书上P83页
图双锥结构
图球面定心结构
图 V形槽结构
图透镜耦合结构