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  燕山大学信息工程学院光电子系.ysu.edu.ysu.edu光无源器材是光路的重要组成部分。光无源器材与电无源器材有许多相似之处，电无源器材如插头、开关、电容、电阻、电感等，是电路的重要组成部分。常见的光无源器材有光纤衔接器、光耦合器、光波分复用器、光隔离器、光衰减器、光开关等。光无源器材恪守光学的根本理论，即光线理论和电磁场理.ysu.edu3.1光纤衔接器.ysu.edu光纤衔接器可分为两大类：活动衔接器和固定衔接器。3.1.1光纤活动衔接器3.1.2光纤固定衔接器.ysu.edu1．根本结构及作业原理光纤活动衔接器绝大多数都是选用某种机械和光学结构，使两根光纤的纤心对接，确保95％以上的光能经过衔接器。现在，活动衔接器有代表性且正在运用的结构有以下几种，如图3.1~图3.5所示。图3.1套管结构.ysu.edu图3.2双锥结构图3.4球面定心结构图3.3V形槽结构图3.5透镜耦合结构.ysu.edu套管结构的中心是插针与套筒。插针是一个带有微孔的精细圆柱体，其结构和首要尺度如图3.6所示。图3.6插针的结构与首要尺度.ysu.edu插针的精度要求是：外径不圆度小于0.0005mm；外圆柱面光洁度为；微孔偏疼量小于；插针端面为球面，其曲率半径为2060mm。套筒是与插针相配合的零件，它有两种结构，如图3.7所.ysu.edu图3.7套筒的结构与尺度套筒的精度要求是：内孔光洁度为5.88N。开口套筒运用弹性好的资料，如磷青铜、铍青铜、氧化锆陶瓷等。14.ysu.edu光纤活动衔接器结构上不同很大，种类也许多，但按功用可分红如下几部分：衔接器插头(PlugConnector)：由插针体和若干外部零件组成。转换器或适配器(Adapter)：即插座，能够衔接同类型插头，也能够衔接不相同的类型插头，能够连一对插头，也能够衔接几对插头或疑心插头。.ysu.edu转换器(Converter)：将某一种类型的插头变换成另一种类型的插头，由一种类型的转换器加上别的其他类型的插头组成。光缆跳线(CableJumper)：一根光缆两端面装上插头，称为跳线。两个插头类型能够不同，能够是单心的，也能够是疑心的。裸光纤转换器(BareFiberAdapter):将裸光纤穿入裸光纤转换器，处理好光纤端面，构成一个插头。.ysu.edu2．首要性能指标及测验办法插入损耗插入损耗是指光信号经过活动衔接器后，输出光功率相对输入光功率的分贝数，其表达式为(dB)(3.1)为输入光功率；为输出光功率。插入损耗越小越好。10lg回波损耗回波损耗又称为后向反射损耗，是指光纤衔接处，后向反射光功率相对入射光功率的分贝数，其表达式为(dB)(3.2)为输入光功率；为后向反射光功率。回波损耗越大越好。10lg重复性和交换性重复性是指光纤活动衔接器屡次插拔后，插入损耗的改变，用dB表明。交换性是指衔接器各部件交换时，插入损耗的改变，也用dB表明。.ysu.edu影响光纤活动衔接器插入损耗的要素许多，现简述如下：两个光纤纤心方位的错位，如图3.8所示。实践有三种情况，即横向错位、视点歪斜和端面空隙。图3.8光纤纤心方位的错位.ysu.edu在两个光纤端面之间，因为存在不同的介质（如空气），光在介质之间屡次反射，产生损耗，称为菲涅耳反射引起的损耗，其表达式为(3.3)因为两根光纤纤心直径不同，数值孔径不同也会引起光纤衔接器损耗。Lf0.32dB.ysu.edu光纤固定衔接器的作用是使一对或几对光纤之间永久性的衔接。制造固定接头的办法有熔接法、V形槽法、毛细管法、套管法等。1．熔接法用熔接法制造固定衔接器，是光纤固定衔接的首要办法。它选用加热的办法将光纤熔接在一起，只需操作妥当，熔接机规划合理，衔接插入损耗很小，后向反射光近似为零，能够取得十分抱负的光纤固定接头。.ysu.edu光纤加热和熔化的办法有三种，如图3.9所示。其特色如下：激光熔接图3.9光纤熔接办法.ysu.edu(1)电弧熔接用高压电极放电来加热光纤，使之熔融衔接，电弧放电和光纤的对准能够由微机操控，完结自动化操作。电弧熔接是熔接法中使用广泛的办法。(2)氢氧焰熔接用于一些特别的场合，如海底光缆的光纤熔接，其特色是接头强度高，但火焰的操控较为困难。(3)激光熔接如用激光器加热并熔接光纤，其特色是加热环境十分洁净，接头强度高，但设备宝贵。.ysu.edu完结光纤熔接的设备是光纤熔接机，它由下述部分所组成：(1)光纤的准直与夹紧结构；(2)光纤的对准组织；(3)电弧放电组织；(4)电弧放电和电机驱动的操控组织。以下是具体的介绍。光纤的准直与夹紧结构光纤的准直与夹紧结构由精细V形槽和压板构成，精细V形槽的作用是使一对光纤不产生轴偏移，压板使光纤固定在V形槽内。.ysu.edu光纤的对准组织在熔接光纤之前，一般要经过手动或自动装置使纤心彻底对准。常用如下三种办法来完结光纤的对准：功率监测纤心直视包层对准电弧放电组织熔接机的电弧放电由两根电极完结，电极由钼丝制成。电弧放电和电机驱动的操控组织在电极放电过程中，电机的驱动都由微处理机操控，按预订程序作业。.ysu.edu2．其他固定衔接办法形槽固定接头这种接头携带方便，简略易操作，不需要宝贵的外表和设形槽的结构是多样的，图3.10为FMS-1型光纤固定衔接器的结构图。图3.10FMS-1型光纤固定衔接器的结构图.ysu.edu毛细管固定接头毛细管固定接头一般都会选用玻璃资料制造，将两根处理好的光纤从两端穿入玻璃毛细管内，使用其精细内孔使两根光纤纤心对准。在两根光纤端面参加匹配液，消除菲涅尔反套管式固定接头与活动衔接器相同，其首要零件也是插针和套筒。插入损耗在0.1dB以下，回波损耗达45dB以上。.ysu.edu光耦合器(Coupler)是能使光信号在特别结构的耦合区产生耦合，并进行光功率再分配的器材。从功用上，可分为光功率分配器和光波长分配（合/分波）耦合器。从端口办法上，可分为X.ysu.edu从作业带宽上，可分为单作业窗口的窄带耦合器、单作业窗口的宽带耦合器和双作业窗口的宽带耦合器。别的，因为传导光办法的不同，又有多模光纤耦合器和单模光纤耦合器之分。.ysu.edu3.2.1描绘光耦合器特性的一些技术参数3.2.2光耦合器的制造方3.2.3耦合机理3.2.4波导型光耦合器3.2.5光波分复用器(WDM)宽和复用.ysu.edu3.2.1描绘光耦合器特性的一些技术参数1．插入损耗(InsertionLoss)(3.4)为第i个输出端口的插入损耗；为第i个输出端口的光功率；为输入的光功率。2．附加损耗(ExcessLoss)(3.5)插入损耗是各输出端口的输出功率情况，不只与固有损耗有关，并且与分光比有很大的联系。out10lgILouti.ysu.edu3.2.1描绘光耦合器特性的一些技术参数 3．分光比(Coupling Ration) (3.6) 它是光耦合器特有的技术指标。 4．方向性(Directivity) 方向性是光耦合器特有的技术指标, 是衡量器材定向传输 特性的参数。以X形耦合器为例，方向性界说为耦合器正 常作业时，输入一侧非注入光的一端输出的光功率与悉数 注入的光功率的比值。 .ysu.edu3.2.1 描绘光耦合器特性的一些技术参数 端输出的光功率与悉数注入的光功率(即图 3.11中 端注入的光功率)之比为 (3.7) 图3.11 X形耦合器的方向性 .ysu.edu3.2.1 描绘光耦合器特性的一些技术参数 5．均匀性(Uniformity) 关于要求均匀分光的光耦合器（首要是星形和树形）， 因为工艺周游，往往不可能做到肯定的均匀，用均匀性 来衡量其不均匀程度： (3.8) 6．偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss) 衡量器材关于传输光信号的偏振态的灵敏程度的参量， 也称为偏振灵敏度。 .ysu.edu3.2.1 描绘光耦合器特性的一些技术参数 当传输光信号的偏振态改变 时，器材各输出端输出 功率的最大改变量： (3.9) 7．隔离度(Isolation)(3.10) 为在第i个光路输出端测到的其他输出端光信号的功率； 为输入的光功率。 .ysu.edu光耦合器大致可分为分立元件组合型、全光纤型 平和面波导型。 1、前期选用分立光学元件（如棒透镜、反射镜、棱镜等） 组合拼接。 但损耗大，与光纤耦合困难，环境稳定性较差。.ysu.edu 2、全光纤耦合器，即直接在两根（或两根以上）光纤之间构成某种办法的耦合。 全光纤耦合器的开展： （1）最早是Sheem和Giallorenzi创造的蚀刻法 Bergh等人创造了光纤研磨法，（3）研磨完毕后，在研磨面上加一小滴匹配液，再将光纤 拼接，做成光纤耦合器。 .ysu.edu （4）20世纪80年代初，人们开端用光纤熔融拉锥法制造单 模光纤耦合器，已成为当时制造光耦合器的首要办法。 3、集成化是未来光纤通信开展的必然趋势。 使用平面光波导制造的光耦合器具有体积小，分光比操控 准确，易于大批出产等特色。 .ysu.edu 熔融拉锥法是：将两根（或两根以上）除掉涂覆层的光 纤以必定办法挨近，在高温下熔融，一起向两边拉伸， 终究在加热区构成双锥办法的特别波导结构，完结传输 光功率耦合的一种办法。 熔融拉锥制造体系的暗示图如图3.12所示。 图3.12 熔融拉锥制造体系暗示 .ysu.edu