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第三章光纤线路技术及器件在上一章我们介绍了光纤的传输特性，为了实现光信号从发射机至接受机的传送，在整个光纤的传输线路上既需要解决由光纤损耗、色散及非线性引起的信号衰减和畸变等问题，还需要解决信号的调制、信号的选路、线路的连接、光功率的分配、光功率的控制、杂散光的隔离等一系列工程实际问题。
这些都是光纤线路技术所要研究的内容，也是本章要介绍的内容。
光无源器件：本身不发光电和电光转换的传输器件，称之为光无源器件（不需要外加能源驱动工作的光器件）。
光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等。
有源器件：本身会发光电或电光转换的器件，称之为有源器件（需要外加能源驱动的光器件）。
有源器件包括光源、光检测器和光放大器。
发展趋势：集成化、全光纤化3.1 光纤的连接光纤的连接：是将两根光纤端面结合在一起，实现光信号的持续传输；根据连接方式的不同：分为活动连接和固定连接。
利用活动器是实现活动连接器的主要方法，熔接法是固定连接的主要方法。
3.1.1 光纤活动连接器（Connector）一、概念及分类1.光纤活动连接器（1）概念：光纤活动连接器是连接两根光纤或光缆使其成为光通路可以重复装拆的活接头。
（2）用途：常用于光源到光纤、光纤到光纤以及光纤与探测器之间的连接；在光纤通信系统、光信息处理系统、光学仪器仪表中，光纤活动连接器的使用非常广泛。
（3）要求：损耗低、体积小、重量轻、可靠性高、便于操作、重复性和互换性好以及价格低廉等；还要求能承受机械振动和冲击，适应一定的温度和湿度环境条件；需要有装拆时防止杂志污染的保护措施。
2.分类（1）单芯型和多芯型a．单芯型：用于单根光纤之间的连接b．多芯型：用于多根光纤之间的连接（2）单模型和多模型a．单模型：用于单模光纤之间的连接，其结构分为：调芯型：指光纤活动连接器内部装有调心机构，它可调整光纤纤芯的位置，使之达到最佳耦合；非调芯型：内部没有调心结构，它靠光纤活动连接器结构组件之间的精密配合来达到最佳耦合；常用的非调心型结构有：套管结构、双锥结构、V形槽结构、微透镜结构以及自透镜结构等。
光纤器件及原理范文光纤器件是指用来控制和处理光信号的设备或组件。
光纤器件广泛应用于光通信、光传感、光计算和光存储等领域。
在这篇文章中，我们将重点介绍一些常见的光纤器件及其工作原理。
1.光纤耦合器光纤耦合器是用来将不同光纤之间的光信号耦合或分离的器件。
常见的光纤耦合器包括光纤耦合器、星形耦合器和2×2耦合器等。
其中最常见的是2×2耦合器，它可实现光信号的耦合和分离。
2.光纤分束器光纤分束器是一种能够将输入光信号分成多个输出光信号的器件。
光纤分束器通常采用光栅或光学薄膜技术制作。
分束器的工作原理是根据光的不同传输模式和传输速度来实现光信号的分离。
3.光纤滤波器光纤滤波器是一种通过选择性地传输特定波长的光信号而滤除其他波长的光信号的器件。
光纤滤波器可以按照其工作方式分为吸收型、干涉型和散射型。
吸收型光纤滤波器利用材料的吸收特性选择性地滤除光信号；干涉型光纤滤波器通过控制光的干涉来实现滤波功能；而散射型光纤滤波器则是利用光在纤芯内发生散射而滤除特定波长的光信号。
4.光纤放大器光纤放大器是一种能够放大光信号的器件。
光纤放大器通常采用掺铒或掺镱的光纤作为放大介质，通过外界激励光束的激发来实现光信号的放大。
光纤放大器主要包括掺铒光纤放大器、掺镱光纤放大器和掺铒镱光纤放大器等。
5.光纤散射器光纤散射器是一种能够将光信号均匀地散射在各个方向的器件。
光纤散射器分为刻蚀型和非刻蚀型两种。
刻蚀型光纤散射器通常是通过在光纤表面制作一定的刻蚀结构来实现光信号的散射，而非刻蚀型光纤散射器则是通过纤芯本身的材料折射率差异来实现光信号的散射。
这只是一部分常见的光纤器件及其工作原理，还有许多其他类型的光纤器件值得研究和了解。
随着光纤技术的不断发展，相信未来将会有更多更先进的光纤器件涌现出来，为我们的生活和科学研究带来更多的便利。
1．计算一个波长为1m λμ=的光子能量，分别对1MHz 和100MHz 的无线电做同样的计算。
解：波长为1m λμ=的光子能量为834206310// 6.6310 1.991010c m s E hf hc J s J mλ---⨯===⨯⋅⨯=⨯ 对1MHz 和100MHz 的无线电的光子能量分别为346286.6310110 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯346266.631010010 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯2．太阳向地球辐射光波，设其平均波长0.7m λμ=，射到地球外面大气层的光强大约为20.14/I W cm =。
如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。
解：光子数为3484441660.14 6.6310310101010 3.98100.710c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=⨯⨯ 3．如果激光器在0.5m λμ=上工作，输出1W 的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。
解：粒子数为3482161 6.6310310 3.98100.510c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ 4．光与物质间的相互作用过程有哪些？答：受激吸收，受激辐射和自发辐射。
5．什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？答：粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。
处于粒子数反转分布的介质（叫激活介质）可实现光放大。
6．什么是激光器的阈值条件？答：阈值增益为1211ln 2th G L r r α=+其中α是介质的损耗系数，12,r r 分别是谐振腔反射镜的反射系数。
当激光器的增益th G G ≥时，才能有激光放出。
（详细推导请看补充题1、2）7．由表达式/E hc λ=说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽度在长波长中会变得更宽些？证明：由/E hc λ=得到2hc E λλ∆=-∆，于是得到2E hc λλ∆=-∆，可见当E ∆一定时，λ∆与2λ成正比。
