光纖通信工程 第三章 光纖通信的基本器件

－－光纖通信的基本器件第三章3.2光檢測(cè)器3.3

光放大器3.1光源3.4光無(wú)源器件光發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵器件，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。3.1光源一、光源作用、要求①光源的發(fā)光波長(zhǎng)應(yīng)符合目前光纖的三個(gè)低損耗窗口②輸出足夠大的功率③溫度特性良好。④光源的譜線寬度要窄。⑤光源具有高度的可靠性⑥壽命長(zhǎng)，體積小、重量輕、工作穩(wěn)定。1、光源作用2、光器件要求在光纖通信中用得最多的光源：1）半導(dǎo)體光源：半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光二極管。2）非半導(dǎo)體光源：固體激光器和氣體激光器等發(fā)光二極管用LED：熒光激光二極管用LD：激光3.1光源二、光源分類中興通訊網(wǎng)絡(luò)通信教育

電子以原子核為中心，按不同的電子層排列在原子核周圍旋轉(zhuǎn)，這些特定的電子層稱為能級(jí)，對(duì)半導(dǎo)體材料，電子的能級(jí)重疊在一起形成能帶。其中能量低的能帶稱為價(jià)帶E1，能量高的能帶稱為導(dǎo)帶E2，E2和E1之間的能量差稱為禁帶，電子不可能占據(jù)禁帶。E3E2E1能帶導(dǎo)帶禁帶價(jià)帶三、半導(dǎo)體發(fā)光機(jī)理3.1光源半導(dǎo)體發(fā)光機(jī)理

電子在E2和E1之間的躍遷有三種基本方式:自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射。3.1光源(a)自發(fā)輻射hf12初態(tài)E2E1終態(tài)E2E13.1光源hf12初態(tài)E2E1終態(tài)E2E1(b)受激吸收3.1光源hf12初態(tài)E2E1終態(tài)E2E1(c)受激輻射3.1光源半導(dǎo)體發(fā)光機(jī)理

設(shè)在單位物質(zhì)中，處于低能級(jí)E1和處于高能級(jí)E2（E2＞E1）的電子數(shù)分別為N1和N2.

正常的狀態(tài)下，N1＞N2，即低能級(jí)上的電子數(shù)多，這種狀態(tài)稱為熱平衡狀態(tài)（即正常分布狀態(tài)）。

對(duì)于N1＜N2的狀態(tài)，稱作為負(fù)溫度狀態(tài),即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)。3.1光源中興通訊網(wǎng)絡(luò)通信教育半導(dǎo)體發(fā)光機(jī)理1）外來(lái)光子能量等于躍遷的能級(jí)之差hf＝E2－E12）受激過(guò)程中發(fā)射的光子與外來(lái)光子不僅頻率相同，而且相位、偏振方向、傳播方向度相同，稱它們?yōu)槿庾印?）過(guò)程可以使光得到放大。因?yàn)槭芗み^(guò)程中發(fā)射出來(lái)的光子與外來(lái)光子是全同光子，相疊加的結(jié)果使光增強(qiáng)，使入射光得到放大。受激輻射與受激吸收的特點(diǎn)：受激輻射是半導(dǎo)體激光器發(fā)光的基礎(chǔ)。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是物質(zhì)產(chǎn)生光放大的必要條件。3.1光源

四、激光器1、激光器的作用

激光器是利用受激輻射過(guò)程產(chǎn)生光和光放大的一種器件，它發(fā)出光具有極好的相干性、單色性、方向性和極高的亮度、易于控制等特點(diǎn)。2、激光器的模型激光器包括以下3個(gè)部分：必須有產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)（激活物質(zhì)）；必須有能夠使工作物質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的激勵(lì)源（泵浦源）；必須有能夠完成頻率選擇及反饋?zhàn)饔玫墓鈱W(xué)諧振腔。3.1光源工作物質(zhì)

可以處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的工作物質(zhì)。三能級(jí)以上系統(tǒng)可以得到粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布泵浦源（激勵(lì)源）使工作物質(zhì)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的外界激勵(lì)源N2>N1,受激輻射>受激吸收，從而有光的放大作用。工作物質(zhì)已被激活，成為激活物質(zhì)或稱增益物質(zhì)。光學(xué)諧振腔提供必要的反饋以及進(jìn)行頻率選擇M1M2全反射鏡部分反射鏡激光輸出3.1光源雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)；(b)能帶；(c)折射率分布；(d)光功率分布圖2發(fā)光原理3、發(fā)光原理3.1光源1）加正偏壓：給二極管施加正向偏壓后，P層的空穴和N層的電子注入有源層?？昭ㄅc電子復(fù)合發(fā)光。2）電子被限：由于限制層的帶隙比有源層寬，P層帶隙寬，導(dǎo)帶的能態(tài)比有源層高，對(duì)注入電子形成了勢(shì)壘，注入到有源層的電子不可能擴(kuò)散到P層。注入到有源層的空穴也不可能擴(kuò)散到N層。3）光放大和振蕩這樣，注入到有源層的電子和空穴被限制在厚0.1~0.3μm的有源層內(nèi)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，這時(shí)只要很小的外加電流，就可以使電子和空穴濃度增大而提高效益。另一方面，有源層的折射率比限制層高，產(chǎn)生的激光被限制在有源區(qū)內(nèi)，因而電/光轉(zhuǎn)換效率很高（放大），輸出激光的閾值電流（光功率增益大于光功率衰減）很低，很小的散熱體就可以在室溫連續(xù)工作。激光器的振蕩條件：閾值條件、諧振條件與頻率，縱模與縱模間隔3.1光源4、激光器的基本特征1）I-V特性激光器的閾值電流和輸出光功率隨溫度變化的特性為溫度特性。當(dāng)電壓增加到一定程度時(shí)才有輸出電流，閾值電流隨溫度的升高而加大。3.1光源2）P-I特性LD的光功率隨著激勵(lì)電流的變化而變化。當(dāng)I＜Ith時(shí)，發(fā)出的是熒光，光譜很寬，如圖（a）所示。當(dāng)I＞Ith后，發(fā)射光譜突然變窄，譜線中心強(qiáng)度急劇增加，表明發(fā)出激光，如圖（b）所示。圖4光譜特性3.1光源圖5P-I特性3.1光源1、結(jié)構(gòu)

發(fā)光二極管的發(fā)光原理與激光器相同，所用的材料也相同，所不問(wèn)的是在結(jié)構(gòu)上激光器有諧振腔，而LED沒(méi)有諧振腔，且LD發(fā)出的是激光，而LED僅產(chǎn)生自發(fā)輻射。發(fā)光二極管有兩類：表面發(fā)光二極管和邊發(fā)光二極管等。

五、發(fā)光二極管①所用材料與LD相同，主要有GaAlAs和InGaAsP②LED無(wú)諧振腔。③LED從正面出光，也就是出光方向與有源區(qū)垂直。半導(dǎo)體發(fā)光二極管是利用有源區(qū)中半導(dǎo)體材料的自發(fā)輻射原理工作的。只要給二極管加上正向電壓，就會(huì)發(fā)出熒光(非相干光)，它是無(wú)閾值器件。3.1光源2、發(fā)光二極管的工作原理

發(fā)光二極管的發(fā)光機(jī)理與激光器相同；LED沒(méi)有諧振腔，只能產(chǎn)生自發(fā)輻射，發(fā)出的是非相干的熒光，不是激光；由于沒(méi)有諧振腔，發(fā)出的是多頻光，光譜寬度較大(30—40nm)，發(fā)散角也較大，達(dá)40—120度3、LED特性1.發(fā)光二極管具有以下一些持性。①由于是自發(fā)輻射，所以光譜比較寬，一般在30—40nm范圍內(nèi)。②由于不是相干光，光的方向性較差，其發(fā)散角在40—120度之間③輸出的光強(qiáng)和效率都比較低。④LED的光功率對(duì)溫度的依賴性比LD要小。⑤P-I曲線的線性范圍較大，動(dòng)態(tài)范圍大，失真小。3.1光源4、光譜特性。發(fā)光二極管發(fā)射的是自發(fā)輻射光，沒(méi)有諧振腔對(duì)波長(zhǎng)的選擇，譜線較寬。圖6光譜特性3.1光源1、直接調(diào)制通過(guò)控制半導(dǎo)體激光器的注入電流的大小來(lái)改變激光器輸出光波的強(qiáng)弱。由于調(diào)制電流的變化將引起激光器發(fā)光諧振腔的長(zhǎng)度發(fā)生變化，引起發(fā)射激光的波長(zhǎng)隨著調(diào)制電流線性變化，這種變化被稱作調(diào)制啁啾，它實(shí)際上是一種直接調(diào)制光源無(wú)法克服的波長(zhǎng)（頻率）抖動(dòng)。啁啾的存在展寬了激光器發(fā)射光譜的帶寬，使光源的光譜特性變壞，限制了系統(tǒng)的傳輸速率和距離。3.1光源補(bǔ)充內(nèi)容：調(diào)制的方式2、電吸收(EA)調(diào)制EA不直接調(diào)制光源，而是在光源的輸出通路上外加調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行調(diào)制，此調(diào)制器實(shí)際上起到一個(gè)開(kāi)關(guān)的作用。恒定光源是一個(gè)連續(xù)發(fā)送固定波長(zhǎng)和功率的高穩(wěn)定光源，在發(fā)光的過(guò)程中，不受電調(diào)制信號(hào)的影響，因此不產(chǎn)生調(diào)制頻率啁啾，光譜的譜線寬度維持在最小。光調(diào)制器對(duì)恒定光源發(fā)出的高穩(wěn)定激光根據(jù)電調(diào)制信號(hào)以“允許”或者“禁止”通過(guò)的方式進(jìn)行處理，而在調(diào)制的過(guò)程中，對(duì)光波的頻譜特性不會(huì)產(chǎn)生任何影響，保證了光譜的質(zhì)量。3.1光源3、馬赫-策恩德?tīng)?M-Z)調(diào)制該調(diào)制器是將輸入光分成兩路相等的信號(hào)，分別進(jìn)入調(diào)制器的兩個(gè)光支路，這兩個(gè)光支路采用的材料是電光材料，即其折射率會(huì)隨著外部施加的電信號(hào)大小而變化，由于光支路的折射率變化將導(dǎo)致信號(hào)相位的變化，故兩個(gè)支路的信號(hào)在調(diào)制器的輸出端再次結(jié)合時(shí)，合成的光信號(hào)是一個(gè)強(qiáng)度大小變化的干涉信號(hào)，通過(guò)這種辦法，將電信號(hào)的信息轉(zhuǎn)換到了光信號(hào)上，實(shí)現(xiàn)了光強(qiáng)度調(diào)制.3.1光源3.2光檢測(cè)器3.3

光放大器3.1光源3.4光無(wú)源器件1、作用將光纖輸出的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。2、要求①在系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)上具有足夠高的響應(yīng)度，即對(duì)一定的入射光功率，能夠輸出盡可能大的光電流；②具有足夠快的響應(yīng)速度，能夠適用于高速或?qū)拵到y(tǒng)；③具有盡可能低的噪聲，以降低器件本身對(duì)信號(hào)的影響；④具有良好的線性關(guān)系，以保證信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的不失真；⑤具有較小的體積、較長(zhǎng)的工作壽命等；⑥工作電壓盡量低，使用簡(jiǎn)便。3、分類光電二極管（PIN）雪崩光電二極管（APD）

一、概述3.2光檢測(cè)器光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個(gè)重要而神奇的現(xiàn)象，在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來(lái)而形成電流，即光生電。光電現(xiàn)象由德國(guó)物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，而正確的解釋為愛(ài)因斯坦所提出。3、半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)3.2光檢測(cè)器

在耗盡層形成漂移電流。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)如果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PN結(jié)界面內(nèi)部電場(chǎng)漂移運(yùn)動(dòng)能帶傾斜電子和空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)N-----P3.2光檢測(cè)器二、PIN光電二極管3.2光檢測(cè)器由于PN結(jié)耗盡層只有幾微米，大部分入射光被中性區(qū)吸收，因而光電轉(zhuǎn)換效率低，響應(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)，這種結(jié)構(gòu)便是常用的PIN光電二極管。

1、結(jié)構(gòu)3.2光檢測(cè)器2、工作原理

在耗盡層光生電動(dòng)勢(shì)。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)遠(yuǎn)離PN結(jié)擴(kuò)散電流漂移電流回路電流電子和空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)3.2光檢測(cè)器2、工作原理PIN光電二極管結(jié)構(gòu)中間的I層是N型摻雜濃度很低的本征半導(dǎo)體，用Π(N)表示；兩側(cè)是摻雜濃度很高的P型和N型半導(dǎo)體，用P+和N+表示。I層很厚，吸收系數(shù)很小，入射光很容易進(jìn)入材料內(nèi)部被充分吸收而產(chǎn)生大量電子-空穴對(duì)，因而大幅度提高了光電轉(zhuǎn)換效率。兩側(cè)P+層和N+層很薄，吸收入射光的比例很小，I層幾乎占據(jù)整個(gè)耗盡層，因而光生電流中漂移分量占支配地位，從而大大提高了響應(yīng)速度。3.2光檢測(cè)器3、PIN的特性參數(shù)

1）量子效率-指單位時(shí)間內(nèi)輸出電子數(shù)與輸入光子數(shù)之比。量子效率越大，轉(zhuǎn)換效率越高。要提高量子效率，則需要加大耗盡層的厚度，但I(xiàn)層加厚后，會(huì)使光生載流子的漂移時(shí)間變長(zhǎng)，使響應(yīng)速度降低。3.2光檢測(cè)器

2）截止波長(zhǎng)-它決定了PIN工作波長(zhǎng)的上限。3）響應(yīng)度-單位光功率產(chǎn)生的電流。響應(yīng)度和量子效率與光功率無(wú)關(guān)，與光波長(zhǎng)（頻率）有關(guān)。應(yīng)用光生載流子在其耗盡區(qū)(高場(chǎng)區(qū))內(nèi)的碰撞電離效應(yīng)而獲得光生電流的雪崩倍增。2、工作原理在二極管的P-N結(jié)上加高反向電壓，在結(jié)區(qū)形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)；在高場(chǎng)區(qū)內(nèi)光生載流子被強(qiáng)電場(chǎng)加速，獲得高的動(dòng)能，與晶格的原子發(fā)生碰撞，使價(jià)帶的電子得到了能量；越過(guò)禁帶到導(dǎo)帶，產(chǎn)生了新的電子—空穴對(duì)；新產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)在強(qiáng)電場(chǎng)中又被加速，再次碰撞，又激發(fā)出新的電子—空穴對(duì)……如此循環(huán)下去，形成雪崩效應(yīng)，使光電流在管子內(nèi)部獲得了倍增。三、雪崩光電二極管1、特點(diǎn)3.2光檢測(cè)器3.2光檢測(cè)器3）響應(yīng)度：3、APD的特性參數(shù)

1）倍增系數(shù)倍增系數(shù)受溫度影響較大，溫度升高，倍增系數(shù)下降。3.2光檢測(cè)器3.2光檢測(cè)器3.3

光放大器3.1光源3.4光無(wú)源器件39光放大器的出現(xiàn)和發(fā)展克服了高速長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖畲笳系K——光功率受限，這是光通信史上的重要里程碑。光放大器是一種不需要經(jīng)過(guò)光/電/光變換而直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大的有源器件光放大技術(shù)光放

3.3光放大器2022/10/31光放大器類型放大器類型原理激勵(lì)方式工作長(zhǎng)度噪聲特性與光纖耦合與光偏振關(guān)系穩(wěn)定性摻稀土光纖放大器粒子數(shù)反轉(zhuǎn)光數(shù)米到數(shù)十米好容易無(wú)好半導(dǎo)體光放大器粒子數(shù)反轉(zhuǎn)電100m~1mm差很難大差光纖(拉曼)放大器光學(xué)非線性(拉曼)效應(yīng)光數(shù)千米好容易大好3.3光放大器41受激輻射Er3+離子能級(jí)躍遷圖工作原理E2暫穩(wěn)態(tài)E3激發(fā)態(tài)E1基態(tài)1550nm信號(hào)光子1550nm信號(hào)光子980nm泵浦光子3.3光放大器42摻鉺光纖放大器3.3光放大器EDFA的結(jié)構(gòu)耦合器摻鉺光纖隔離器泵浦源隔離器光電檢測(cè)PINTAP信號(hào)輸入TAP信號(hào)輸出光電檢測(cè)PIN3.3光放大器44摻鉺光纖放大器EDFA主要是由摻鉺光纖、泵浦源、耦合器和光隔離器組成

耦合器光隔離器光隔離器摻鉺光纖泵浦激光器輸入信號(hào)輸出信號(hào)

是為了保證泵浦光與EDFA中合波器的反射光不向外洩漏，光隔離器的特點(diǎn)是只允許正方向的光進(jìn)入。

信號(hào)光和與泵浦光同時(shí)沿?fù)姐s光纖傳輸，泵浦光的能量被光纖中的鉺離子吸收而躍遷到更高的能級(jí)，并可以通過(guò)能級(jí)間的受激發(fā)射轉(zhuǎn)移為信號(hào)光的能量。信號(hào)光沿?fù)姐s光纖長(zhǎng)度不斷放大，泵浦光沿?fù)姐s光纖長(zhǎng)度不斷衰減把鉺離子從E1能級(jí)“泵”到E3能級(jí)，使其形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，為受激幅射創(chuàng)造條件。

把泵浦光與信號(hào)光合并在一起輸入到摻鉺光纖中3.3光放大器工作波長(zhǎng)與單模光纖的最小衰減窗口一致耦合效率高能量轉(zhuǎn)換效率高增益高、噪聲指數(shù)較低、輸出功率大良好的增益穩(wěn)定性…優(yōu)點(diǎn)EDFA的特性3.3光放大器自動(dòng)增益控制(AGC)PinPout增益λ1~λnλ1~λn增益保持不變EDFAPIN泵浦PINDSP分離器分離器EDF輸入光功率:Pin

輸出光功率:Pout增益=Pout/Pin

保持不變！耦合器3.3光放大器3.3光放大器BA功率放大器LA線路放大器PA前置放大器M40OTUOTUM40M40OTUOTUM40MUXDMUXOAOAOA3.3光放大器3.2光檢測(cè)器3.3

光放大器3.1光源3.4光無(wú)源器件1、作用：構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)，擴(kuò)展功能，提高性能。2、要求①插入損耗小；②反射損耗大；③工作溫度范圍寬；④具有較高的性能穩(wěn)定性；⑤具有較小的體積、較長(zhǎng)的工作壽命等；⑥價(jià)格便宜，便于集成。概述3、定義：指除光源器件、光檢測(cè)器件之外，不需要電源的光通路器件。3.4光無(wú)源器件

在光纖通信系統(tǒng)中，除了有源器件、光纖光纜之外，還有無(wú)源器件。無(wú)源器件有：

光纖活動(dòng)連接器

光衰減器

光無(wú)源耦合器

光波分復(fù)用器

光隔離器

光開(kāi)關(guān)等連接型功能型3.4光無(wú)源器件一、光纖活動(dòng)連接器

光纖連接器，俗稱活接頭，ITU-T建議將其定義為“用以穩(wěn)定地，但并不是永久地連接兩根或多根光纖的無(wú)源組件”。1、功能光纖連接器主要用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中光纖（纜）與光纖（纜）、光纖（纜）與有源器件、光纖（纜）與無(wú)源器件、光纖（纜）與系統(tǒng)和儀表的非永久性固定連接等。2、結(jié)構(gòu)光纖連接器結(jié)構(gòu)：兩個(gè)配合插頭(插針體)，一個(gè)耦合管。光纖活動(dòng)連接器有以下幾種結(jié)構(gòu)：套管結(jié)構(gòu)，圓錐結(jié)構(gòu)、V型槽結(jié)構(gòu)、球面定心結(jié)構(gòu)和透鏡耦合結(jié)構(gòu)。3.4光無(wú)源器件3.4光無(wú)源器件工作原理是：對(duì)光纖纖芯外圓柱面的同軸度、插針的外圓柱面和端面、套管的內(nèi)孔進(jìn)行精密加工，使兩根光纖在套管中對(duì)接，從而確保兩個(gè)光纖很好地在套管內(nèi)對(duì)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)兩根光纖在套管內(nèi)的活動(dòng)連接。如圖1所示。

光連接器套管結(jié)構(gòu)示意圖3、工作原理及結(jié)構(gòu)示意圖3.4光無(wú)源器件4、

光纖連接器特性1)光學(xué)特性：插入損耗，回波損耗（不低于45dB）。2)互換性與重復(fù)性：要求可以任意組合使用，并可以重復(fù)多次使用，由此而導(dǎo)入的附加損耗都在小于0.2dB的范圍內(nèi)。3)抗拉強(qiáng)度：要求抗拉強(qiáng)度不低于90N。4)溫度：必須在-40至+70攝氏度范圍內(nèi)才能正常使用。5)插拔次數(shù)：一般要求拔插1000次以上。3.4光無(wú)源器件5、常見(jiàn)端面接觸形式①FC型。其接頭的對(duì)接方式為平面對(duì)接。優(yōu)點(diǎn)是加工簡(jiǎn)單、成本低。缺點(diǎn)是存在菲聶爾反射。②PC型。是FC型的改進(jìn)型。其對(duì)接面由平面變?yōu)楣靶屯姑?。是我?guó)最通用的規(guī)格。減少了菲聶爾反射，反射損耗系數(shù)可達(dá)48dB。③APC型。光纖端面是球面，端面法線與軸線成一定角度，使光難以返回光源，反射損耗系數(shù)達(dá)55dB。光纖連接器的端面連接方式3.4光無(wú)源器件二、光衰減器1、光衰減器的作用

光衰減器的作用：對(duì)光能量進(jìn)行預(yù)期的衰減，使光能量減少。光衰減器使用于光通信系統(tǒng)的指標(biāo)測(cè)量、短距離通信系統(tǒng)的信號(hào)衰減以及系統(tǒng)試驗(yàn)等。2、光衰減器的分類按光信號(hào)的傳輸方式分：?jiǎn)文９馑p器和多模光衰減器；按光信號(hào)的接口方式分：尾纖式光衰減器和連接端口式光衰減器；按照光信號(hào)的衰減方式分：固定光衰減器和可變光衰減器。3.4光無(wú)源器件3.4光無(wú)源器件

固定光衰減器產(chǎn)生衰減的機(jī)理是吸收一部分光，從而產(chǎn)生衰減作用。也就是在光線軸線上設(shè)置一種叫衰減膜的介質(zhì)，它是一種半透明的摻雜化合物，在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)，它有一個(gè)吸收帶，光在吸收帶內(nèi)被吸收，產(chǎn)生衰減。3、固定光衰減器的工作原理

無(wú)準(zhǔn)直遠(yuǎn)鏡光衰減器3.4光無(wú)源器件

可變光衰減器有步進(jìn)式可變光衰減器和連續(xù)可變光衰減器兩種。圖4是步進(jìn)式可變光衰減器的一種結(jié)構(gòu)。它由準(zhǔn)直器和兩個(gè)衰減圓盤組成。準(zhǔn)直器用來(lái)產(chǎn)生平行的出射光，衰減圓盤用來(lái)產(chǎn)生衰減。兩個(gè)衰減圓盤插在從準(zhǔn)直器出射的平行光路之中。每個(gè)衰減圓盤分別裝有6個(gè)衰減片，衰減片的衰減是0dB、5dB、l0dB、15dB、20dB、25dB。將兩個(gè)衰減圓盤的衰減片進(jìn)行組合，可以產(chǎn)生5dB、10dB、15dB、20dB、25dB、30dB、35dB、40dB、45dB、50dB等十擋衰減。4、可變光衰減器的工作原理

步進(jìn)式可變光衰減器結(jié)構(gòu)3.4光無(wú)源器件61波分復(fù)用器件包括合波器和分波器，又叫光復(fù)用器和光解復(fù)用器復(fù)用器fiber解復(fù)用器M40OTUOTUM40M40OTUOTUM40MUXDMUXOAOAOA三、光波分復(fù)用器光復(fù)用器λ1λ2λnλ1λ2λn光解復(fù)用器λ1λ2λnλ1λ2λn3.4光無(wú)源器件

多波長(zhǎng)波分復(fù)用器一般指4波長(zhǎng)以上器件，對(duì)于密集型（DWDM）器件，有4波長(zhǎng)、8波長(zhǎng)、16波長(zhǎng)等幾種。研制產(chǎn)品的波長(zhǎng)是1550nm和1310nm?？紤]到摻鉺光纖放大器的需要，又考慮到波長(zhǎng)在1550nm區(qū)域具有更小的損耗，所以一般研制產(chǎn)品的波長(zhǎng)為1550nm。對(duì)于1310nm區(qū)域，如果光纖放大器能商品化，在此區(qū)域內(nèi)使用DWDM技術(shù)，對(duì)已建光纖系統(tǒng)的升級(jí)有很大的吸引力。多波長(zhǎng)波分復(fù)用器有介質(zhì)模型、光柵型、波導(dǎo)陣列光柵型、光纖光柵等。OM/OD技術(shù)－波分復(fù)用器件MONOUTM01M02M03M04M05M06M07M08M09M10M11M12M13M14M15M16M17M18M19M20M21M22M23M24M25M26M27M28M29M30M31M32M33M34M35M36M37M38M39M40RUNALMM40MONOUTM01M02M03M04M05M06M07M08M09M10M11M12M13M14M15M16M17M18M19M20M21M22M23M24M25M26M27M28M29M30M31M32M33M34M35M36M37M38M39M40RUNALMV40MONIND01D02D03D04D05D06D07D08D09D10D11D12D13D14D15D16D17D18D19D20D21D22D23D24D25D26D27D28D29D30D31D32D33D34D35D36D37D38D39D40RUNALMD403.4光無(wú)源器件63OM/OD技術(shù)－OM/OD器件合波器（OM）分波器（OD)把來(lái)自光纖的光分解成具有原標(biāo)稱波長(zhǎng)的光通路信號(hào)，分別輸入到相應(yīng)的光通路接收機(jī)中，即對(duì)光波起解復(fù)用作用。把具有標(biāo)稱波長(zhǎng)的各復(fù)用通路光信號(hào)合成為一束光波，送到光纖中進(jìn)行傳輸，對(duì)光波起復(fù)用作用。3.4光無(wú)源器件64

光柵型光波分復(fù)用器介質(zhì)薄膜濾波器型（DTF)

耦合器型（熔錐型）陣列波導(dǎo)光柵型(AWG)OM/OD技術(shù)－OM/OD器件類型3.4光無(wú)源器件65OM/OD器件類型光柵型濾波器3.4光無(wú)源器件66OM/OD器件類型1－光柵型復(fù)用器原理屬于角色散型器件，當(dāng)光到光柵上后，由于光柵的角色散作用，使不同的光信號(hào)以不同的角度出射，然后經(jīng)過(guò)透鏡會(huì)聚到不同的輸出光纖，從而完成波長(zhǎng)選擇和分離的作用，反之就可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的合并。優(yōu)點(diǎn)波長(zhǎng)選擇特性優(yōu)良，可以使波長(zhǎng)間隔小到0.5nm左右并聯(lián)工作，插入損耗不會(huì)隨復(fù)用信道的數(shù)目增加而增加缺點(diǎn) 溫度穩(wěn)定性不好3.4光無(wú)源器件67合波光（1,2...n）123nn-1OM/OD器件類型2－介質(zhì)薄膜濾波器復(fù)用器3.4光無(wú)源器件68OM/OD器件類型2－介質(zhì)薄膜濾波器復(fù)用器原理