《《光纖通信原理》第04章》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第四章常用光無源器件4.1光纖連接器4.2光纖耦合器4.3波分復(fù)用/解復(fù)用器4.4光開關(guān)4.1光纖連接器4.1.1光纖連接器的結(jié)構(gòu)與種類光纖(纜)活動連接器是實(shí)現(xiàn)光纖(纜)之間活動連接的光無源器件，它還具有將光纖(纜)與其他無源器件、光纖(纜)與系統(tǒng)和儀表進(jìn)行活動連接的功能。1.光纖連接器的結(jié)構(gòu)光纖連接器基本上是采用某種機(jī)械和光學(xué)結(jié)構(gòu)，使兩根光纖的纖芯對準(zhǔn)，保證90%以上的光能夠通過，目前有代表性并且正在使用的光纖連接器主要有五種結(jié)構(gòu)。(1)套管結(jié)構(gòu)套管結(jié)構(gòu)的連接器由插針和套筒組成。(2)雙錐結(jié)構(gòu)雙錐結(jié)構(gòu)連接器是利用錐面定位。(3)V形槽結(jié)構(gòu)

2、V形槽結(jié)構(gòu)的光纖連接器是將兩個插針放入V形槽基座中，再用蓋板將插針壓緊，利用對準(zhǔn)原理使纖芯對準(zhǔn)，(如圖4.3所示)。圖4.3V形槽結(jié)構(gòu)(4)球面定心結(jié)構(gòu)球面定心結(jié)構(gòu)由兩部分組成，一部分是裝有精密鋼球的基座，另一部分是裝有圓錐面(相當(dāng)于車燈的反光鏡)的插針。(5)透鏡耦合結(jié)構(gòu)透鏡耦合又稱遠(yuǎn)場耦合，它分為球透鏡耦合和自聚焦透鏡耦合兩種，其結(jié)構(gòu)分別如圖4.5、圖4.6所示。圖4.5球透鏡耦合結(jié)構(gòu)圖4.6自聚焦透鏡耦合2.光纖活動連接器的種類光纖活動連接器的品種、型號很多，其中有代表性的有：FC、ST、SC、D4、雙錐、VFO(球面定心)、F-SMA

3、、MT-RJ連接器等等。下面針對FC、SC和ST這三種連接器作簡單的介紹。(1)FC系列連接器FC型連接器是一種用螺紋連接，外部零件采用金屬材料制作的連接器，它是我國電信網(wǎng)采用的主要品種，我國已制定了FC型連接器的國家標(biāo)準(zhǔn)。(3)ST型連接器ST型連接器采用帶鍵的卡口式鎖緊機(jī)構(gòu)，確保連接時準(zhǔn)確對中。(4)不同型號插頭互相連接的轉(zhuǎn)換器對于上述FC、SC、ST三種連接器，在對不同型號插頭連接時，需要轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接。(5)活動連接器跳線的規(guī)格由于實(shí)際使用情況非常復(fù)雜，因而跳線的規(guī)格也多種多樣。在選擇跳線時，至少有下述幾個參數(shù)是需要明確的。(6)

4、新型多芯光纖連接器隨著用戶通信網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、WDM的普及、電信網(wǎng)／數(shù)據(jù)網(wǎng)的光纖化乃至多媒體大容量信息處理設(shè)備的發(fā)展均推動著光纜向多芯、高密度方向深入發(fā)展，帶狀多芯光纜需要用多芯光纖連接器進(jìn)行連接，多芯帶狀光纖MT連接器就應(yīng)運(yùn)而生。4.1.2光纖連接器特性評價一個連接器的主要指標(biāo)有4個，即插入損耗、回波損耗、重復(fù)性和互換性。1.插入損耗插入損耗是指光纖中的光信號通過活動連接器之后，其輸出光功率相對輸入光功率的比率的分貝數(shù)，表達(dá)式為：Ac＝-10lgP1/P0(dB)式中：Ac為連接器插入損耗；P0為輸入端的光功率；P1為輸出端的光功率。2.

5、回波損耗回波損耗又稱為后向反射損耗。它是指光纖連接處，后向反射光對輸入光的比率的分貝數(shù)，表達(dá)式為：Ar＝-10lgPR/P0(dB)式中：Ar表示回波損耗；P0表示輸入光功率；PR表示后向反射光功率。3.重復(fù)性和互換性重復(fù)性是指光纖(纜)活動連接器多次插拔后插入損耗的變化，用dB表示。互換性是指連接器各部件互換時插入損耗的變化，也用dB表示。4.2光纖耦合器光耦合器是將光信號進(jìn)行分路或合路、插入、分配的一種器件。4.2.1光纖耦合器的結(jié)構(gòu)與原理制作光耦合器可以有多種方法，大致可分為分立光學(xué)元件組合型、全光纖型、平面波導(dǎo)型等。下面主要介紹熔融拉錐

6、法的原理。熔融拉錐法就是將兩根(或兩根以上)除去涂覆層的光纖以一定的方式靠攏，在高溫加熱下熔融，同時向兩側(cè)拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)傳輸光功率耦合的一種方法。(1)熔融拉錐型單模光纖耦合器在單模光纖中，傳導(dǎo)模是兩個正交的基模(HE11)信號。圖4.9所示是單模光纖耦合器的迅衰場耦合示意圖，其中歸一化頻率(2)熔融拉錐型多模光纖耦合器在多模光纖中，傳導(dǎo)模是若干個分立的模式，不僅應(yīng)在數(shù)值孔徑角內(nèi)，還要同時滿足4an1sinθ=mλ(m=1，2，3，…)。其中，a為纖芯半徑，n1是纖芯折射率，θ為傳導(dǎo)模與光軸的夾角，λ為傳輸

7、光的波長。總的模式數(shù)為：M=V2/2式中：V為歸一化頻率。4.2.2光纖耦合器的特性1.插入損耗插入損耗(InsertinLoss，IL)定義為指定輸出端口的光功率相對全部輸入光功率的減少值。該值通常以分貝(dB)表示，數(shù)學(xué)表達(dá)式為其中：ILi是第i個輸出端口的插入損耗；Pouti是第i個輸出端口測到的光功率值；Pin是輸入端的光功率值。2.附加損耗附加損耗(ExcessLoss，EL)定義為所有輸出端口的光功率總和相對于全部輸入光功率的減小值。該值以分貝(dB)表示的數(shù)學(xué)表達(dá)式為式中：Pouti為第i個輸出口的輸出功率；Pin為輸入光功率

8、。3.分光比分光比(CouplingRatio，CR)是光耦合器所特有的技術(shù)術(shù)語，它定義為耦合器各輸出端