通信工程师考试光无源器件

传输与接入（有线）责任编辑：linbin03 2013-03-12

摘要：1.4.3光无源器件光纤通信系统的构成？除了端要光源和光检测器之外，还需要一些不加电源的光器件，统称为无源光器件，如光纤连接器、光纤耦合器、光纤光栅、光隔离器等。1.光纤连接器光纤连接器是一个实现两根光纤之间的一直或半一直连接的器件。光纤连接器常采用螺丝卡口、卡销固定、推拉式3种结构。这3种结构都包括单通道连接器

1.4.3 光无源器件

光纤通信系统的构成？除了端要光源和光检测器之外，还需要一些不加电源的光器件，统称为无源光器件，如光纤连接器、光纤耦合器、光纤光栅、光隔离器等。

1.光纤连接器

光纤连接器是一个实现两根光纤之间的一直或半一直连接的器件。光纤连接器常采用螺丝卡口、卡销固定、推拉式3种结构。这3种结构都包括单通道连接器和既可应用于光缆对光缆、也可用于光缆对线路卡连接的多通道器。

光纤连接器的主要参数有插入损耗、回波损耗和可重复性等。

2.光纤耦合器

在光纤通信和光纤测贵中，有时需要把光信号在光路上由一路向两路或多路传送需把W路光信号合路再向A/路或；V路分配，能完成上述功能的器件就是光耦合器。

器常用的有微镜片耦合器、波导耦合器和光纤耦合器等。

熔锥型波分复用器是将两根或多根光纤靠贴在一起适度熔融而成的一种表面交互器件，可以通过控制融合段的长度和不同光纤之间的互相靠近程度，实现不同波长的复用或解复用。

两纤的2x2熔锥型耦合器如图1-17所示。采用多个熔融式耦合器级联应用的方法，可以改进隔离度（提高到30-40dB）。

2x2的耦合器是最基本的耦合单元，光纤耦合器都可通过它级连而成。图1-17X形培锥型称。光纤光栅光纤光栅（FG）由一段折射率沿其长度周期性变化的光纤构成，如图1-18所示。

台距光权包层纤芯

图1-18光纤光栅的结构

光纤光栅以其特有的高波长选择性能、易与光纤耦合、插入损耗低、结构简单、体积小等优点，日益受到人们的关注，其应用范围不断扩展到诸如光纤激光器、WDM合/分波器、超髙速系统中的色散补偿器、EDFA增益均衡器等光纤通信及温度、应变传感领域中。

如果光注入光栅（FG）后，与折射率变化周期相对应的特定波长的光能够被逆向反射回去，则称具有这种功能的光栅为短周期（lgrn以下）Bragg反射式光栅（FBG）。如果注入光栅（FG）的光向纤芯外辐射出去，并耦合至包层，被光纤涂覆树脂吸收而迅速消耗掉，且不存在反射，则称具有这种功能的光栅为长周期光栅（LPG）。

1.光隔离器

图1-19所示为光隔离器的原理框图。具有任意偏振态（SOP）的输入信号，首先通过空间分离偏振器（SWP），分成相互垂直的两个偏振分景，一个水平方向和一个垂直方向。水平分晕偏离输入方向，垂直分量直通。然后水平分量和垂直分量均经过法拉第旋转器，偏振方向旋转45°，再经过一个半波长波片，偏振方向再旋转45°，这样水平分量正好变成垂直分量，垂直分量变成了水平分量，最后两个分量又在另一个SWP上合路输出，如图1-19（a）所示。反方向的输入信号沿原路返回时，由于半波长和法拉第旋转器的作用相互抵消，因而两个分景通过这两个器件后偏振态保持不变，在输入端的SWP上不能合路输出，如图1-19所示。

光隔离器的两个主要性能参数为：①插入损耗：是指当光从输入端输入、从输出端输出时光能的损耗，这是由器件插入引起的损耗，应越小越好；②隔离度：是指当光从输入端输入，从不希望的输出端口输出时的插入损耗，应越大越好。

　　1.光开关性能参数

光幵关的主要性能参数有：开关时间、通断消光比、插入损耗、串扰及偏振依赖损耗等。

（1）开关时间：光开关是光交换的关键器件，光开关的开关速度或称开关时间是一个重要的性能指标，不同的应用场合对幵关时间的要求是不一样的，如光通道的设置开关时间为1-10ms,保护倒换的开关时间为1-10ns,分组交换的开关时间为1ns,外调制器的开关时间为lOps垦级。除了开关时间外，还有一些参数用米衡童光开关的性能。

（2）通断消光比：是指光开关处于通（开）状态时输出的光功率和处于断（关）状态时的输出光功率之比。

（3）插入损耗：是指由于光开关的使用导致光路上的能量损耗。

（4）串扰：是指某输出端口的功率除了来自希望的输入端口外还有来自不希望的输入端口的功率，二者光功率之比称为串扰。

（5）偏振依赖损耗：由于偏振引起的光功率的损耗。

表1-2列出了主要的几种光开关的性能。

2.主要的几种光开关

（1）微电机械光开关系统。微电机械光开关系统（MEMS）采用毫微米技术工艺可以像半导体工艺一样在一个基片上制造出很微小的机械，如传动齿轮装置、步进电机、高度抛光的金平板（反射镜）、螺杆等。这样的微机械可以与电的传动机械相连安排在光路上，来控制反射镜使其运动，从而改变光的方向。MEMS技术己发展到能在同一个芯片上集成按阵列排放的许多反射镜，有望获得低损耗连接、小型化设计、大的互连矩阵。

（2）电光开关。2x2的电光开关也可以利用耦合器，但它不是通过改变光纤的长度而是改变耦合区材料的折射率来实现的。常用的一种材料是铌酸锂（LiNb03）。电光开关的开关速度快，易于集成。

电光结构如图1-20所示。