光通信技術(shù)第三章 ppt課件

1、第第 3 章章 通訊譽(yù)光器件通訊譽(yù)光器件 通訊譽(yù)光器件可以分為有源器件和無源器件兩種類型。通訊譽(yù)光器件可以分為有源器件和無源器件兩種類型。 有源器件包括光源、光檢測(cè)器和光放大器。有源器件包括光源、光檢測(cè)器和光放大器。 光無源器件主要有銜接器、耦合器、波分復(fù)用器、調(diào)制光無源器件主要有銜接器、耦合器、波分復(fù)用器、調(diào)制器、光開關(guān)和隔離器等。器、光開關(guān)和隔離器等。 第第 3 章章 通訊譽(yù)光器通訊譽(yù)光器 3.1 光源光源 了解了解 3.1.1 半導(dǎo)體激光器任務(wù)原半導(dǎo)體激光器任務(wù)原理和根本構(gòu)造理和根本構(gòu)造 3.1.2 半導(dǎo)體激光器的主半導(dǎo)體激光器的主要特性要特性 3.1.3 分布反響激光器分布反響激光器

2、3.1.4 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 3.1.5 半導(dǎo)體光源普通性半導(dǎo)體光源普通性能和運(yùn)用能和運(yùn)用 3.2 光檢測(cè)器光檢測(cè)器 了解了解 3.2.1 光電二極管任務(wù)原理光電二極管任務(wù)原理 3.2.2 PIN 光電二極管光電二極管 3.2.3 雪崩光電二極管雪崩光電二極管(APD) 3.2.4 光電二極管普通性光電二極管普通性能和運(yùn)用能和運(yùn)用 3.3 光無源器件光無源器件 了解了解 3.3.1 銜接器和接頭銜接器和接頭 3.3.2 光耦合器光耦合器 3.3.3 光隔離器與光環(huán)行光隔離器與光環(huán)行器器 3.3.4 光調(diào)制器光調(diào)制器 3.3.5 光開關(guān)光開關(guān)3.1 光源光源 光源是光發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵器件，其功能

3、是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換光源是光發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵器件，其功能是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。為光信號(hào)。 目前光纖通訊廣泛運(yùn)用的光源主要有半導(dǎo)體激光二極目前光纖通訊廣泛運(yùn)用的光源主要有半導(dǎo)體激光二極管或稱激光器管或稱激光器(LD)和發(fā)光二極管或稱發(fā)光管和發(fā)光二極管或稱發(fā)光管(LED)， 有些有些場(chǎng)所也運(yùn)用固體激光器。場(chǎng)所也運(yùn)用固體激光器。 本節(jié)首先引見半導(dǎo)體激光器本節(jié)首先引見半導(dǎo)體激光器(LD)的任務(wù)原理、根本構(gòu)的任務(wù)原理、根本構(gòu)造和主要特性，然后進(jìn)一步引見性能更優(yōu)良的分布反響激造和主要特性，然后進(jìn)一步引見性能更優(yōu)良的分布反響激光器光器(DFB - LD)，最后引見可靠性高、壽命長和價(jià)錢廉價(jià)，最后引見可靠性高、壽命長

4、和價(jià)錢廉價(jià)的發(fā)光管的發(fā)光管(LED)。 3.1.1 半導(dǎo)體激光器任務(wù)原理和根本構(gòu)造半導(dǎo)體激光器任務(wù)原理和根本構(gòu)造 半導(dǎo)體激光器是向半導(dǎo)體半導(dǎo)體激光器是向半導(dǎo)體PN結(jié)注入電流，結(jié)注入電流， 實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，再利用諧振腔的正反響，實(shí)現(xiàn)光放大轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，再利用諧振腔的正反響，實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光振蕩的。而產(chǎn)生激光振蕩的。受激輻射和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布受激輻射和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 有源器件的物理根底是光和物質(zhì)相互作用的效應(yīng)。有源器件的物理根底是光和物質(zhì)相互作用的效應(yīng)。 在物質(zhì)的原子中，存在許多能級(jí)，最低能級(jí)在物質(zhì)的原子中，存在許多能級(jí)，最低能級(jí)E1稱為基稱為基態(tài)，能量比基

5、態(tài)大的能級(jí)態(tài)，能量比基態(tài)大的能級(jí)Ei(i=2, 3, 4 )稱為激發(fā)態(tài)。稱為激發(fā)態(tài)。 電子在低能級(jí)電子在低能級(jí)E1的基態(tài)和高能級(jí)的基態(tài)和高能級(jí)E2的激發(fā)態(tài)之間的躍的激發(fā)態(tài)之間的躍遷有三種根本方式：受激吸收遷有三種根本方式：受激吸收 自發(fā)輻射自發(fā)輻射 受激輻射受激輻射 (1)受激吸收 在正常形狀下，電子處于低能級(jí)E1，在入射光作用下，它會(huì)吸收光子的能量躍遷到高能級(jí)E2上，這種躍遷稱為受激吸收。電子躍遷后，在低能級(jí)留下一樣數(shù)目的空穴，見圖3.1(a)。 (2)自發(fā)輻射 在高能級(jí)E2的電子是不穩(wěn)定的，即使沒有外界的作用， 也會(huì)自動(dòng)地躍遷到低能級(jí)E1上與空穴復(fù)合，釋放的能量轉(zhuǎn)換為光子輻射出去，這種躍遷

6、稱為自發(fā)輻射，見圖3.1(b)。 (3)受激輻射 在高能級(jí)E2的電子，遭到入射光的作用，被迫躍遷到低能級(jí)E1上與空穴復(fù)合，釋放的能量產(chǎn)生光輻射，這種躍遷稱為受激輻射，見圖3.1(c)。 激活物質(zhì)置于激活物質(zhì)置于中對(duì)光的頻率和方向進(jìn)展選擇中對(duì)光的頻率和方向進(jìn)展選擇 3. 激光振蕩和光學(xué)諧振腔激光振蕩的產(chǎn)生： 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 + 光學(xué)諧振腔光學(xué)諧振腔 = 延續(xù)的光放大和激光振延續(xù)的光放大和激光振蕩輸出蕩輸出 圖 3.4 激光器的構(gòu)成和任務(wù)原理 (a) 激光振蕩； (b) 光反響 2n反射鏡光的振幅反射鏡L(a)初始位置光光強(qiáng)輸出OXL(b) 4. 半導(dǎo)體激光器根本構(gòu)造 半導(dǎo)體激光器的

7、構(gòu)造多種多樣，根本構(gòu)造是圖3.5示出的雙異質(zhì)結(jié)(DH)平面條形構(gòu)造。 這種構(gòu)造由三層不同類型半導(dǎo)體資料構(gòu)成，不同資料發(fā)射不同的光波長。 圖中標(biāo)出所用資料和近似尺寸。構(gòu)造中間有一層厚0.10.3 m的窄帶隙P型半導(dǎo)體，稱為有源層；兩側(cè)分別為寬帶隙的P型和N型半導(dǎo)體，稱為限制層。三層半導(dǎo)體置于基片(襯底)上，前后兩個(gè)晶體解理面作為反射鏡構(gòu)成法布里 - 珀羅(FP)諧振腔。 3.1.2 半導(dǎo)體激光器的主要特性 1. 發(fā)射波長和光譜特性 半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長等于禁帶寬度Eg(eV)，由式(3.1)得到 h f =EgggEEhc24. 1(3.6)不同半導(dǎo)體資料有不同的禁帶寬度不同半導(dǎo)體資料有不同的

8、禁帶寬度Eg，因此有不同的發(fā)射波長，因此有不同的發(fā)射波長。 鎵鋁砷鎵鋁砷-鎵砷鎵砷(GaAlAs-GaAs)資料適用于資料適用于0.85 m波段波段 銦鎵砷磷銦鎵砷磷 - 銦磷銦磷(InGaAsP-InP)資料適用于資料適用于1.31.55 m波段波段式中，式中，f=c/，f (Hz)和和(m)分別為發(fā)射光的頻率和波長，分別為發(fā)射光的頻率和波長， c=3108 m/s為光速，為光速，h=6.62810-34JS為普朗克常數(shù)，為普朗克常數(shù)， 1eV=1.610-19 J，代入上式得到，代入上式得到 圖3.7是GaAlAs-DH激光器的光譜特性。 圖 3.7 GaAlAs-DH激光器的光譜特性 (

9、a) 直流驅(qū)動(dòng); (b) 300 Mb/s數(shù)字調(diào)制 0799 800 801 802Im/mA40353025I=100mAPo=10mWI=85mAPo=6mWI= 8 0mAPo=4mWI=75mAPo=2.3mWL=250mW=12 mT=300K830 828 832 830 828 832 830 828 826832 830 828 826 824836 834 832 830 828 826 824 822 820(a)(b) 2. 激光束的空間分布 圖 3.8 GaAlAs-DH條形激光器的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)圖樣 W 10 m20 m20 m30 m30 m50 m10 m近 場(chǎng) 圖

10、樣0.1rad遠(yuǎn) 場(chǎng) 圖 樣3. 轉(zhuǎn)換效率和輸出光功率特性轉(zhuǎn)換效率和輸出光功率特性 激光器的電激光器的電/光轉(zhuǎn)換效率用外微分量子效率光轉(zhuǎn)換效率用外微分量子效率d表示，其定義表示，其定義是在閾值電流以上，每對(duì)復(fù)合載流子產(chǎn)生的光子數(shù)是在閾值電流以上，每對(duì)復(fù)合載流子產(chǎn)生的光子數(shù)hfeIpeIIhfppththd/ )(/ )(3.7a)由此得到由此得到)(ethdthIIhfpp(3.7b)式中，式中，P和和I分別為激光器的輸出光功率和驅(qū)動(dòng)電流，分別為激光器的輸出光功率和驅(qū)動(dòng)電流，Pth 和和Ith 分分別為相應(yīng)的閾值，別為相應(yīng)的閾值，h f 和和e分別為光子能量和電子電荷。分別為光子能量和電子電荷

11、。 圖圖3.10是典型激光器的光功率特性曲線。是典型激光器的光功率特性曲線。 當(dāng)當(dāng)IIth 時(shí)，發(fā)出的是受激輻射光，光功率隨驅(qū)動(dòng)電流的時(shí)，發(fā)出的是受激輻射光，光功率隨驅(qū)動(dòng)電流的添加而添加。添加而添加。 圖 3.10 典型半導(dǎo)體激光器的光功率特性 (a) 短波長AlGaAs/GaAs (b) 長波長InGaAsP/InP 1098765432100 20 40 60 80I / mA P / mW3.53.02.52.01.51.00.50050100150IthI / mA P / mW(a)(b)4. 頻率特性頻率特性 在直接光強(qiáng)調(diào)制下，在直接光強(qiáng)調(diào)制下， 激光器輸出光功率激光器輸出光功率P

12、和調(diào)制頻率和調(diào)制頻率f 的的關(guān)系為關(guān)系為 P(f)= 2222)/(4)/(1 )0(rrffffp(3.8a) 1(1210IIIIfthphspr(3.8b)式中， 和分別稱為弛豫頻率和阻尼因子，Ith 和I0分別為閾值電流和偏置電流；I是零增益電流，高摻雜濃度的LD， I=0， 低摻雜濃度的LD, I=(0.70.8)Ith；sp為有源區(qū)內(nèi)的電子壽命，ph為諧振腔內(nèi)的光子壽命。 rf圖 3.11 半導(dǎo)體激光器的直接調(diào)制頻率特性 0.010.11100.1110100fr調(diào) 制 頻 率 f / GHz相 對(duì) 光 功 率 圖3.11示出半導(dǎo)體激光器的直接調(diào)制頻率特性。弛豫頻率fr 是調(diào)制頻率

13、的上限，普通激光器的fr 為12 GHz。在接近fr 處，數(shù)字調(diào)制要產(chǎn)生弛豫振蕩，模擬調(diào)制要產(chǎn)生非線性失真。 5. 溫度特性 圖 3.12 P - I曲線隨溫度的變化 22304050607080P / mW54321050100I / mA不 激 射 3.1.3 分布反響激光器 分布反響(DFB)激光器用接近有源層沿長度方向制造的周期性構(gòu)造(波紋狀)衍射光柵實(shí)現(xiàn)光反響。這種衍射光柵的折射率周期性變化，使光沿有源層分布式反響。 圖 3.13 分布反響(DFB)激光器 (a) 構(gòu)造； (b) 光反響 衍 射 光 柵有 源 層N 層P層輸 出 光光 柵有 源 層ba(a)(b) 如圖3.13所示，

14、由有源層發(fā)射的光，一部分在光柵波紋峰反射(如光線a)， 另一部分繼續(xù)向前傳播，在臨近的光柵波紋峰反射(如光線b)。 光柵周期=m eBn2(3.10) ne 為資料有效折射率，B為布喇格波長，m為衍射級(jí)數(shù)。 在普通光柵的DFB激光器中，發(fā)生激光振蕩的有兩個(gè)閾值最低、增益一樣的縱模，其波長為 )221(22, 1LneBB(3.11) DFB激光器與F-P激光器相比， 具有以下優(yōu)點(diǎn)： 單縱模激光器 譜線窄， 波長穩(wěn)定性好 動(dòng)態(tài)譜線好 線性好 3.1.4 發(fā)光二極管LD 和LED的區(qū)別 LD發(fā)射的是受激輻射光 LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光 LED的構(gòu)造和LD類似，大多是采用雙異質(zhì)結(jié)(DH)芯片，把有源

15、層夾在P型和N型限制層中間，不同的是LED不需求光學(xué)諧振腔， 沒有閾值。 圖 3.14兩類發(fā)光二極管(LED) (a) 正面發(fā)光型； (b) 側(cè)面發(fā)光型 球 透 鏡環(huán) 氧 樹 脂P層n層有 源 層發(fā) 光 區(qū)微 透 鏡P型 限 制 層n型 限 制 層有 源 層波 導(dǎo) 層 圖 3.15LED光譜特性 1300 / nm70 nm (2) 光束的空間分布。 在垂直于發(fā)光平面上， 正面發(fā)光型LED輻射圖呈朗伯分布， 即P()=P0 cos，半功率點(diǎn)輻射角120。 側(cè)面發(fā)光型LED，120，2535。由于大，LED與光纖的耦合效率普通小于 10%。 (3) 輸出光功率特性。 發(fā)光二極管實(shí)踐輸出的光子數(shù)遠(yuǎn)

16、遠(yuǎn)小于有源區(qū)產(chǎn)生的光子數(shù)，普通外微分量子效率d小于10%。兩種類型發(fā)光二極管的輸出光功率特性示于圖3.16。 驅(qū)動(dòng)電流I較小時(shí)， P - I曲線的線性較好；I過大時(shí)，由于PN結(jié)發(fā)熱產(chǎn)生飽和景象，使P -I 曲線的斜率減小。LED的的P_I特性曲線特性曲線原理：由正向偏置電壓產(chǎn)生的注入電流進(jìn)展自發(fā)輻射而發(fā)光原理：由正向偏置電壓產(chǎn)生的注入電流進(jìn)展自發(fā)輻射而發(fā)光4 3 2 1 0 50 100 150 02570電流電流/mA輸出功率輸出功率/ mW(4) 頻率特性。頻率特性。 發(fā)光二極管的頻率呼應(yīng)可以表示為發(fā)光二極管的頻率呼應(yīng)可以表示為|H(f)|= 2)2(11)0()(efPfp(3.12)

17、圖3.17示出發(fā)光二極管的頻率呼應(yīng)， 圖中顯示出少數(shù)載流子的壽命e和截止頻率 fc 的關(guān)系。 對(duì)有源區(qū)為低摻雜濃度的LED， 適當(dāng)添加任務(wù)電流可以縮短載流子壽命，提高截止頻率。 式中，f 為調(diào)制頻率，P( f )為對(duì)應(yīng)于調(diào)制頻率 f 的輸出光功率，e為少數(shù)載流子(電子)的壽命。定義 fc 為發(fā)光二極管的截止頻率，當(dāng) f = f c =1/(2e)時(shí)，|H(fc)|= ， 最高調(diào)制頻率應(yīng)低于截止頻率。 21圖 3.17 發(fā)光二極管(LED)的頻率呼應(yīng) e1.1 nse2.1 nse 6.4ns1001000100.110f / MHz H( f ) 3.1.5 半導(dǎo)體光源普通性能和運(yùn)用半導(dǎo)體光源

18、的普通性能表： 3.1和表3.2列出半導(dǎo)體激光器(LD)和發(fā)光二極管(LED)的普通性能。 LED通常和多模光纖耦合，用于1.3 m(或0.85 m)波長的小容量短間隔系統(tǒng)。由于LED發(fā)光面積和光束輻射角較大， 而多模SIF光纖或G.651規(guī)范的多模GIF光纖具有較大的芯徑和數(shù)值孔徑，有利于提高耦合效率，增參與纖功率。 LD通常和G.652或G.653規(guī)范的單模光纖耦合，用于1.3 m或1.55 m大容量長間隔系統(tǒng)。 分布反響激光器(DFB - LD)主要和G.653或G.654規(guī)范的單模光纖或特殊設(shè)計(jì)的單模光纖耦合，用于超大容量的新型光纖系統(tǒng)。 表表3.1 半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器(LD)和

19、發(fā)光二極管和發(fā)光二極管(LED)的普通性能的普通性能-2050 -2050-2050 -2050任務(wù)溫度任務(wù)溫度 /C壽命壽命 t/h30120 30120 2050 2050輻射角輻射角50150 301005002000 5001000調(diào)制帶寬調(diào)制帶寬 B/MHz0.10.3 0.10.213 13入纖功率入纖功率 P/mW15 13510 510輸出功率輸出功率 P/mW100150 100150任務(wù)電流任務(wù)電流 I/mA2030 3060閥值電流閥值電流 Ith/mA50100 6012012 13譜線寬度譜線寬度1.3 1.551.3 1.55任務(wù)波長任務(wù)波長LEDLD/nm/)/(

20、761010651010810710表表 3.2 分布反響激光器分布反響激光器(DFB - LD)普通性能普通性能 /nm 2040 1530輸出功率輸出功率 P/mW (延續(xù)單縱模延續(xù)單縱模,25C) 20 15外量子效率外量子效率 /% 1520 2030閥值電流閥值電流 Ith/mA0.08頻譜漂移頻譜漂移 /(nm/C)3035邊模抑制比邊模抑制比 /dB0.040.5(Gb/s,RZ)直接調(diào)制單縱模直接調(diào)制單縱模延續(xù)波單縱模延續(xù)波單縱模譜線寬度譜線寬度 1.3 1.55任務(wù)波長任務(wù)波長m/d341010光源組件實(shí)例3.2 光檢測(cè)器光檢測(cè)器 3.2.1 光電二極管任務(wù)原理光電二極管任務(wù)

21、原理 3.2.2 PIN 光電二極管光電二極管 一、任務(wù)原理和構(gòu)造一、任務(wù)原理和構(gòu)造 二、二、PIN光電二極管主要特性光電二極管主要特性 (1) 量子效率和光譜特性量子效率和光譜特性 (2) 呼應(yīng)時(shí)間和頻率特性呼應(yīng)時(shí)間和頻率特性 (3) 噪聲噪聲 3.2.3 雪崩光電二極管雪崩光電二極管(APD) 一、任務(wù)原理和構(gòu)造一、任務(wù)原理和構(gòu)造 二、二、 APD特性參數(shù)特性參數(shù) 3.2.4 光電二極管普通性能和運(yùn)用光電二極管普通性能和運(yùn)用3.2 光檢測(cè)器光檢測(cè)器 在耗盡層 構(gòu)成漂移電流。 內(nèi)部電場(chǎng)的作用，電子向N區(qū)運(yùn)動(dòng)，空穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)3.2.1 光電二極管任務(wù)原理光電二極管任務(wù)原理 光電二極管光電二極管

22、(PD)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的功能，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的功能， 是由半導(dǎo)體是由半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。結(jié)的光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。 電子和空穴的分散運(yùn)動(dòng)PN結(jié)界面 內(nèi)部電場(chǎng) 漂移運(yùn)動(dòng) 能帶傾斜 假設(shè)光子的能量大于或等于帶隙( hf Eg )當(dāng)入射光作用在PN結(jié)時(shí) 發(fā)生受激吸收 3.2.2 PIN 光電二極管 PIN光電二極管的產(chǎn)生 由于PN結(jié)耗盡層只需幾微米，大部分入射光被中性區(qū)吸收， 因此光電轉(zhuǎn)換效率低，呼應(yīng)速度慢。 為改善器件的特性，在PN結(jié)中間設(shè)置一層摻雜濃度很低的本征半導(dǎo)體(稱為I)，這種構(gòu)造便是常用的PIN光電二極管。 3.2.3 雪崩光電二極管(APD) 光電二極管輸出電流 I和反

23、偏壓U的關(guān)系示于圖3.24。 隨著反向偏壓的添加，開場(chǎng)光電流根本堅(jiān)持不變。 當(dāng)反向偏壓添加到一定數(shù)值時(shí)，光電流急劇添加，最后器件被擊穿，這個(gè)電壓稱為擊穿電壓UB。 APD就是根據(jù)這種特性設(shè)計(jì)的器件。 根據(jù)光電效應(yīng)，當(dāng)光入射到PN結(jié)時(shí)， 光子被吸收而產(chǎn)生電子 - 空穴對(duì)。 假設(shè)電壓添加到使電場(chǎng)到達(dá)假設(shè)電壓添加到使電場(chǎng)到達(dá)200 kV/cm以上，初始電子以上，初始電子(一一次電子次電子)在高電場(chǎng)區(qū)獲得足夠能量而加速運(yùn)動(dòng)。在高電場(chǎng)區(qū)獲得足夠能量而加速運(yùn)動(dòng)。 高速運(yùn)動(dòng)的電子和晶格原子相碰撞，高速運(yùn)動(dòng)的電子和晶格原子相碰撞， 使晶格原子電離，產(chǎn)使晶格原子電離，產(chǎn)生新的電子生新的電子 - 空穴對(duì)。空穴對(duì)。

24、 新產(chǎn)生的二次電子再次和原子碰撞。新產(chǎn)生的二次電子再次和原子碰撞。 如此多次碰撞，產(chǎn)生連鎖反響，致使載流子雪崩式倍增，見如此多次碰撞，產(chǎn)生連鎖反響，致使載流子雪崩式倍增，見圖圖3.25。 所以這種器件就稱為雪崩光電二極管所以這種器件就稱為雪崩光電二極管(APD)。 圖 3.25 APD載流子雪崩式倍增表示圖(只畫出電子I0NPP(N)光 3.2.4 光電二極管普通性能和運(yùn)用 表3.3和表3.4列出半導(dǎo)體光電二極管(PIN和APD)的普通性能。 APD是有增益的光電二極管，在光接納機(jī)靈敏度要求較高的場(chǎng)所，采用APD有利于延伸系統(tǒng)的傳輸間隔。 靈敏度要求不高的場(chǎng)所，普通采用PIN-PD。 -5-1

25、5-5-15任務(wù)電壓任務(wù)電壓 /V120.51結(jié)電容結(jié)電容 Cj/pF0.21210呼應(yīng)時(shí)間呼應(yīng)時(shí)間250.11暗電流暗電流 Id/nA0.6(1.3 )0.4(0.85 )呼應(yīng)度呼應(yīng)度1.01.60.41.0波長呼應(yīng)波長呼應(yīng)InGaAs-PINSi-PINm/)W/(A1ns/mm表表3.3 PIN光電二極管普通特性光電二極管普通特性ns/0.50.70.30.4附加噪聲指數(shù)附加噪聲指數(shù) x203030100倍增因子倍增因子 g406050100任務(wù)電壓任務(wù)電壓 /V0.512結(jié)電容結(jié)電容 Cj/pF0.10.30.20.5呼應(yīng)時(shí)間呼應(yīng)時(shí)間10200.11暗電流暗電流 Id/nA050.70

26、.5呼應(yīng)度呼應(yīng)度11.650.41.0波長呼應(yīng)波長呼應(yīng)InGaAs-APDSi-APD)W/(A1m/表表3.4 雪崩光電二極管雪崩光電二極管APD普通性能普通性能3.3 光無源器件光無源器件 3.3.1 銜接器和接頭銜接器和接頭 3.3.2 光耦合器光耦合器 一、耦合器類型一、耦合器類型 二、根本構(gòu)造二、根本構(gòu)造 三、主要特性三、主要特性 3.3.3 光隔離器與光環(huán)行器光隔離器與光環(huán)行器 3.3.4 光調(diào)制器光調(diào)制器 3.3.5 光開關(guān)光開關(guān)3.3 光光 無無 源源 器器 件件 無源光器件的要求：無源光器件的要求： 插入損耗小、反射損耗大、任務(wù)溫度范圍寬、性能穩(wěn)插入損耗小、反射損耗大、任務(wù)溫

27、度范圍寬、性能穩(wěn)定、壽命長、定、壽命長、 體積小、價(jià)錢廉價(jià)、便于集成等。體積小、價(jià)錢廉價(jià)、便于集成等。 3.3.1 銜接器和接頭 銜接器是實(shí)現(xiàn)光纖與光纖之間可裝配(活動(dòng))銜接的器件， 主要用于光纖線路與光發(fā)射機(jī)輸出或光接納機(jī)輸入之間，或光纖線路與其他光無源器件之間的銜接。 表 3.5 光纖銜接器普通性能 1 . 04050PC型型陶瓷陶瓷-40+80陶瓷陶瓷-20+70不銹鋼不銹鋼任務(wù)溫度任務(wù)溫度/C不銹鋼不銹鋼壽命插拔次數(shù)壽命插拔次數(shù)3540FC型型反射損耗反射損耗/dB互換性互換性/dB反復(fù)性反復(fù)性/dB0.20.3插入損耗插入損耗/dB性能性能型號(hào)或資料型號(hào)或資料工程工程3101 . 0

28、410圖 3.27 精細(xì)套管構(gòu)造銜接器簡(jiǎn)圖 光纖套管插針粘結(jié)劑 銜接器的分類： 單纖(芯)銜接器和多纖(芯)銜接器。 3.3.2 光耦合器 耦合器的功能是把一個(gè)輸入的光信號(hào)分配給多個(gè)輸出， 或把多個(gè)輸入的光信號(hào)組合成一個(gè)輸出。 1. 耦合器類型 T形耦合器 星形耦合器 定向耦合器 波分復(fù)用器/解復(fù)用器圖 3.28 常用耦合器的類型 T形(a)星 形(b)定向(c)231412N12N(d)波分2. 根本構(gòu)造的分類根本構(gòu)造的分類 光纖型光纖型 微器件型微器件型 波導(dǎo)型波導(dǎo)型 圖 3.29光纖型耦合器 (a)定向耦合器； (b) 88星形耦合器； (c) 由12個(gè)22耦合器組成的88星形耦合器 輸 入 光光 強(qiáng) 度光 纖 a光 纖 b 輸 出 光2341(a)(b)123456789101112(c) 圖 3.31微器件型耦合器(a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 濾光式解復(fù)用器； (d) 光柵式解復(fù)用器光 纖自 聚 焦 透 鏡自 聚 焦 透 鏡光 纖濾 光 片1、 2121231 2 3光 纖自 聚 焦 透 鏡硅 光 柵光 纖自 聚 焦 透 鏡分 光 片1342(b)(a)(c)(d)微器件型微器件