-03-光纖通信器件-PPT課件

1、第三章 光纖通信器件 3.1 連接器3.2 接頭 3.3 耦合器3.4 可調諧光濾波器3.5 調制器3.6 光開關3.7 波長轉換器光纖通信主要器件： 連接器 耦合器 可調諧光濾波器 波分/復用/解復用器 調制器 光開關 光環(huán)形器 光隔離器 波長轉換器 光分插復用器 光叉連接器3.1 連接器 連接器：光纖通信中應用最廣泛最基本的無源器件，是把兩個光纖端面結合在一起，以實現光纖與光纖之間可拆卸連接的器件。 連接器分類：尾纖：用于和光源或檢測器耦合，構成發(fā)射機或接收機的輸出或輸入接口；或者構成光纜或各種光無源器件兩端的接口。跳線：用于終端設備和光纜線路及各種光無源器件之間的互連，以構成光纖傳輸系統(tǒng)

2、。 連接器主要技術要求：低的插入損耗好的重復性好的互換性低的反射損耗長的使用壽命環(huán)境溫度變化性能穩(wěn)定連接型號：FC型 表示用螺紋連接SC型 表示軸向插拔矩形外殼結構ST型 表示彈簧帶鍵卡口結構光纖插針的端面類型：PC:平面/球面APC:斜面連接型號組合：光纖活動連接器有：PC/FC、 SC/PC、SC/APC、ST/PC等類型設計重點：端面（連接面）設計目的：縮短光纖端面的間隙，減少費 涅爾反射，降低插入損耗，并 使部分反射光旁路，以增大回 波損耗。3.2 接頭 接頭：永久性連接，在現代通信設施光纖光纜線路建造中的重要技術熱溶連接機械連接毛細管黏結連接3.3 耦合器耦合器：類似于微波中的耦合器

3、，將光信 號進行分路或合路、插入、分配 的一種器件。結構四大類：微光元件型光纖成型型光纖對接耦合型平面波導型 T型耦合器:3端耦合器,22耦合器等 功能：把一根光纖輸入的光功率分配給 兩根光纖星型耦合器：NN耦合器，NM耦合器 功能：把N根光纖輸入的光功率組合在一起，均分配給N根輸出光纖。3.4 可調諧光濾波器分類：電子濾波器：低通、帶通、帶阻、高通，從包含多個頻率分量的電信號中提取所需要的頻率信號。光濾波器：光通信系統(tǒng)的關鍵器件。原理分類：干涉型、衍射型和吸收型 可調諧光濾波器：一種波長選擇器件，功能是從許多不同頻率的輸入光信號中，選擇出一個特定頻率的光信號。可調諧濾波器的要求：調諧范圍寬，

4、濾波器帶寬必須足夠大，以傳輸所選擇信道的全部頻譜成分調諧速度快插入損耗小對偏振不敏感穩(wěn)定性好環(huán)境、溫度和震動影響小，成本低四種光濾波器：法布里珀羅濾波器（F-P）濾波器馬赫曾德爾干涉濾波器（M-Z）干涉濾波器光柵濾波器光纖環(huán)路諧振帶通濾波器 上述可調諧濾波器各有優(yōu)、缺點。聲光濾波器（ ATOF:Acousto-optic Tunable Optical Filters ）特 點：光柵由聲波動態(tài)產生，聲波又由施加在壓電晶體（LiNbO3）上的射頻信號產生。物理原理：基于光彈性效應，即聲光材料傳輸的聲波或超聲波信號產生隨聲波幅度周期性變化的應力，使該材料的分子結構產生局部的密集和疏松，相當于使折射

5、率產生周期性的變化，其結果是聲波產生了可以對光束衍射的光柵，因此對波長具有選擇性。組 成：一個表面聲波器件（SAW: Surface Accoustic Wave ）；兩個正交偏振器，兩個光波導（緊密結合） 濾波器通帶 典型的ATOF的特性調諧范圍寬（1.2um1.6um）帶 寬 （1nm）調諧塊 （10us）插入損耗5dB串話小-20dB波長穩(wěn)定性好極化無關3.5 調制器調制器：把電信號調制成光信號直接調制：激光器的注入電流直接隨承載信息的信號而變化，容易引入線性調頻（啁啾）外調制：讓激光器連續(xù)工作，把外調制器放于激光器輸出端之后，用承載信息的信號通過調制器的連續(xù)輸出進行調制。1、電光調制器

6、 基本原理：基于晶體和各向異性聚合物中的線性電光效應，即電光材料的折射率n隨施加的外電場E而變化，從而實現對激光的調制。 幾種調制器：相位調解器馬赫曾德爾幅度調制器耦合波導調制器電光效應光傳輸方向為z軸 假設入射光與y軸成45度的線偏振光E,入射光用沿x和y方向的偏振光Ex和Ey表示，對應折射率 ，于是沿Z軸傳輸距離L后，引起的相位變化為： 于是施加的外電壓 ，在兩個電場分量之間產生一個可調整的相位差，因此出射光波的偏振態(tài)可被施加的外電壓控制。2、相位調制器：用LiNbO3（鈮酸鋰）晶體制成，引入系數3、聲光調制器 基于光彈性效應，通過電極施加在壓電晶體上的射頻調制信號，在晶體表面產生壓力，從

7、而產生表面聲波（SAW）。 表面聲波信號通過聲光材料傳輸時，產生隨聲波幅度周期性變化的應力，使材料的分子結構產生局部的密集和疏松，相當于使折射率產生周期性的變化，形成光柵。3.6 光開關 轉換光路，實現信號的交換（1）基本要求：插入損耗小重復性高開關速度快回波損耗小消光比大壽命長結構小型化操作方便（2）機械光開關 微機電系統(tǒng)（MEMS）構成的光開關已用于DWDM網中的大容量光交換技術。它是一種在半導體襯底上用傳統(tǒng)的半導體工藝制造的可以前傾后仰、上下移動或旋轉的微反射陣列，在驅動力的作用下，對輸入光信號可切換到不同的輸出光纖的微機電系統(tǒng)。（3）波導光開關 電光效應和聲光效應器件可構成波導開關。電

8、光開關熱光開關聲光開關磁光開關3.7 波長轉換器 1、在WDM網絡中，波長數目確定了信道數量，在光纖的1.55um窗口這個數目很大，但可用波長數自然有限，不足以支持大量節(jié)點的應用。 相同波長的兩個信道選通同一輸出端時，出現阻塞。解決辦法就是把信號從一個波長轉到另一個波長，這就是波長轉換。 2、性能要求：對比特率和信號形成形式具有透明性變速速率快即能向短波長變換，又能向長波長變換適當的輸入功率較寬的輸入功率偏振不敏感低啁啾輸出，高信噪比，高消光比實現簡單光/電/光型波長轉換器 目前主要研究：用半導體光放大器的交叉增益調制（SOA-XGM）或相位調制（SOA-XPM）特性來實現波長轉換利用半導體光放大器的增益飽和特性，將泵浦光和探測光都注入到SOA中，強泵浦光使SOA增益發(fā)生飽和，從而使連續(xù)的探測光得到調制，這樣，就把泵浦光的信號變換到了探測光上。非線性光學環(huán)境（NLOM）型波長變換器基于四波