《光纖通信與數字傳輸》課件-20無源光器件-衰減器耦合器波長轉換器

光纖通信與數字傳輸第二十講：無源光器件——光衰減器、耦合器、波長轉換器

1/14三、光衰減器1.定義及作用光衰減器是用來穩(wěn)定地、準確地減小信號光功率的無源光器件。光衰減器主要用于調整中繼段的線路衰減，測量光系統的靈敏度及校正光功率計等。2.分類光衰減器分固定衰減器和可變衰減器兩種。（1）固定衰減器，其造成的功率衰減值是固定不變的，一般用于調節(jié)傳輸線路中某一區(qū)間的損耗。（2）可變衰減器，它所造成的功率衰減值可在一定范圍內調節(jié)?？勺兯p器又分為連續(xù)可變和分擋可變兩種。2/14三、光衰減器

輸入輸出粗檔板10dB/檔精檔板1dB/檔厚分檔衰減器連續(xù)衰減器3/14三、光衰減器3.光衰減器的工作機理：主要有三種：(1)耦合型光衰減器：它是通過輸入、輸出光束對準偏差的控制來改變光耦合量的大小，從而達到改變衰減量的目的。(2)反射型光衰減器：它是在玻璃基片上鍍反射膜作為衰減片。光通過衰減片時主要是反射和透射，由膜層厚度的不同來改變反射量的大小，從而達到改變衰減量的目的。為避免反射光的再入射影響衰減性能的穩(wěn)定性，光線不能垂直入射到衰減片上，需將二塊衰減片按一定傾斜角對稱地排成八字形。（<40°，一般取5°或10°）(3)吸收型光衰減器：它是采用光學吸收材料制成衰減片，對光的作用主要是吸收和透射，其反射量很小。4.衰減器主要指標插入損耗，衰減量變化范圍，精度及溫度的影響4/14四、光分路耦合器

光分路耦合器是分路和耦合光信號的器件。功能是把一個輸入的光信號分配給多個輸出（分路），或把多個輸入的光信號組合成一個輸出（耦合）。1．耦合器類型

耦合器大多與波長無關，與波長有關的耦合器專稱為波分復用器/解復用器。(1)T形耦合器(2)星形耦合器(3)定向耦合器(4)波分復用器/解復用器（也稱合波器/分波器）圖2常用耦合器的類型5/142、耦合器的基本結構耦合器的結構有多種類型，其中比較有發(fā)展前途的有光纖型、微器件型和波導型。光纖型：把兩根或多根光纖排列，用熔拉雙錐技術制作各種器件微器件型：用自聚焦透鏡和分光片、濾光片或光柵等微光學器件可以構成各種耦合器。

分光片：光部分透射，部分反射

濾光片：一個波長的光透射，另一個波長的光反射

光柵：不同波長的光有不同反射方向波導型：在一片平板襯底上制作所需形狀的光波導，襯底作支撐體，又作波導包層。波導的材料根據器件的功能來選擇，一般是SiO2，橫截面為矩形或半圓形。圖3光纖型耦合器(a)定向耦合器(b)8×8星形耦合器(c)由12個2×2耦合器組成的8×8星形耦合器6/14圖4微器件型耦合器(a)T形耦合器(b)定向耦合器(c)濾光式解復用器(d)光柵式解復用器7/14圖5波導型耦合器(a)T形耦合器(b)定向耦合器(c)波分解復用器8/14

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3．主要性能指標表示光纖耦合器性能指標的參數有：隔離度、插入損耗和分光比等。下面以2×2定向耦合器為例來說明。（1）隔離度A

如圖2(c)所示,由端1輸入的光功率P1應從端2和端3輸出,端4理論上應無光功率輸出。但實際上端4還是有少量光功率輸出（P4）,其大小就表示了1、4兩個端口的隔離程度。隔離度A表示為：（1）一般情況下，要求A>20dB。10/14四、光分路耦合器

（2）插入損耗L

它表示了定向耦合器損耗的大小。插入損耗等于輸出光功率之和與輸入光功率之比的分貝值，用L表示為：（2）

一般情況下，要求L≤0.5dB

（3）分光比T

分光比等于兩個輸出端口的光功率之比，如從端1輸入光功率，則端2和端3分光比：（3）一般情況下，定向耦合器的分光比為1︰1～1︰10。11/14四、光分路耦合器耦合器還有以下性能指標（4）耦合比CR：是一個指定輸出端的光功率Poc和全部輸出端光功率總和Pot之比，用％表示（5）附加損耗Le：由散射、吸收和器件缺陷產生的損耗，是全部輸入端的光功率總和Pic和全部輸出端的光功率總和Poc的比值，用分貝表示（6）方向性DIR(隔離度)：是一個輸入端的光功率Pic和由耦合器反射到其它端的光功率Pt的比值，用分貝表示（7）一致性U：是不同輸入端得到的耦合比的均勻性，或者不同輸出端耦合比的等同性12/14五、波長轉換器波長轉換器：使信號從一個波長轉換到另一個波長的器件。波長轉換器根據波長轉換機理可分為光電型波長轉換器和全光型波長轉換器。（1）光電型波長轉換器如圖6所示。由于速度受電子器件限制，不適應高速大容量光纖通信系統。圖6光電型波長轉換器（2）全光型波長轉換器其波長轉換技術主要由半導體光放大器（SOA）構成，如圖7所示。波長為λ1的光信號與需要轉換為波長為λ2的連續(xù)光信號同時送入