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实验一光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗的测试一．实验目的和任务1．了解光隔离器的工作原理和主要功能。
2．了解光隔离器各参数的测量方法。
3．测量光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗参数。
二．实验原理光隔离器又称为光单向器，是一种光非互易传输无源器件，该器件用来消除或抑制光纤信道中产生的反向光，由于这类反向光的存在，导致光路系统间将产生自耦合效应，使激光器的工作变得不稳定和产生系统反射噪声，使光纤链路上的光放大器发生变化和产生自激励，造成整个光纤通信系统无法正常工作。
若在半导体激光器输出端和光放大器输入或输出端连接上光隔离器，减小反射光对LD的影响，因此，光隔离器是高码速光纤通信系统、精密光纤传感器等高技术领域必不可少的元器件之一。
光隔离器是利用了磁光晶体的法拉第效应，其组成元件有：光纤准直器（Optical Fiber Collimator）、法拉第旋转器（Faraday Rotator）和偏振器（Polarizator）。
隔离器按照偏振特性来分，有偏振相关型和偏振无关型。
它们的原理图如图1.1和图1.2所示：图1.1 偏振相关的光隔离器图1.2 偏振无关的光隔离器对于偏振相关光隔离器，光通过法拉第旋转器时，在磁场作用下，光偏振方向旋转角为FHL =φ，式中H 为磁场强度，L 为法拉第材料长度，F 为材料的贾尔德系数。
如图 1.1，当输入光通过垂直偏振起偏器后，成为垂直偏振光，经过法拉第旋转器旋转了045，而检偏器偏振方向和起偏器偏振方向成045角，使得光线顺利通过，而反射回来的偏振光经过检偏器、法拉第旋转器以后，继续沿同一方向旋转045，即偏振方向刚好与起偏器偏振方向垂直，则光无法反向通过。
由于只有垂直偏振的光能通过光隔离器，因此称为偏振相关光隔离器。
偏振无关光隔离器如图1.2所示，图1.2(a)为光隔离器正向输入。
当包含两个正交偏振的输入光波被一个偏振分束器分离，变为垂直偏振光和平行偏振光。
环形器的构造与原理环行器是将进入其任一端口的入射波，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件。
环行器是有数个端的非可逆器件。
其显著特点为能够单向传输高频信号能量，分为微光学光纤、电子环形器，在隔离器、双工器、反射放大器中有良好的应用。
环形器结构图:中■申导体环行彖结构图定义:环形器将进入其任一端口的入射波，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件。
环行器是有数个端的非可逆器件。
比如：从1端口输入信号，信号只能从2端口输出，同样，从2端口输入的信号只能从3端口输出，以此类推，故称作环行器。
特点及应用:环行器又叫隔离器的突出特点是单向传输高频信号能量。
它控制电磁波沿某一环行方向传输。
这种单向传输高频信号能量的特性，多用于高频功率放大器的输出端与负载之间，起到各自独立，互相隔离”的作用。
负载阻抗在变化甚至开路或短路的情况下都不影响功放的工作状态，从而保护了功率放大器。
原理环行器单向传输的原理，是由于采用了铁氧体旋磁材料。
这种材料在外加高频波场与恒定直流磁场共同作用下，产生旋磁特性（又称张量磁导率特性）。
正是这种旋磁特性，使在铁氧体中传播的电磁波发生极化的旋转（法拉第效应），以及电磁波能量强烈吸收（铁磁共振），正是利用这个旋磁现象，制做出结型隔离器、环行器。
它具有体积小、频带宽、插损小等特点，因而应用十分广泛。
结构采用结型带线结构，双Y形中心导体置于两片旋磁铁氧体样品之间，组成样品结，在样品结周围各置三片磁石，使整个样品结产生一均匀恒定的磁场。
隔离器、环行器端口由带线转为同轴线，通过正确的设计它，可使样品结和同轴线有良好的匹配，满足隔离器、环行器各种性能的要求，当在负载失配的情况下，反射能量将沿着蓝线所标的方向流到外接的吸收电阻上，能量被电阻所吸收。
端口构件环行器为三端口器件，当端口1为输入，端口2为输出，贝U 3端口为隔离端口，能量几乎不能穿过，以此类推，一般UHF读写器上用环行器为顺时针方向流通，当端口1为TX输出时，RF信号会从端口2而流过，而端口3即RX端口为隔离端，具体隔离度需参考器件参数和LAYOUT效果，相反，当端口2作为收发复用端接收信号时，信号会按顺时针进入端口3，此时泄露到TX端口的能量非常小，可以忽略，而TX泄露到RX 端口的能量很大程度上影响着接收机灵敏度即实际识别效果，因此需根据接收端LNA参数，在RX端加衰减器对TX泄露信号进行有效隔离，但由此产生一个问题，因为RX接收的有用信号本身已经很少，在进行TX端泄露信号衰减的同时，RX端有用信号也被进一步削弱，因此也会影响到LNA的接收，因此，用环行器做收发隔离只能在一定程度上产生效果，对于TX输出功率给定且ERP不超过相关规定的情况下，要提高接收机灵敏度，必须考虑增大收发两路的隔离度，方法有很多，视具体需求而定。
4端口环行器的工作原理
4端口环行器通常是指具有四个输入/输出端口的环行器（circulator）。
环行器是一种被广泛用于射频（Radio Frequency，RF）和微波系统中的无源器件，它具有在特定频率范围内引导信号流动的能力。
下面是4端口环行器的基本工作原理：
1.输入与输出端口的分配：4端口环行器通常有三个输入/输出
端口，分别标记为端口1、2、3，并有一个反射端口，标记为端口4。
端口1 上的信号在顺时针方向旋转到端口2，端口2 上的信号旋转到端口3，端口3 上的信号旋转到端口1。
反射端口4 则用于将信号反射回原来的端口。
2.非互斥传输：4端口环行器的一个关键特性是非互斥传输，即
它可以同时允许信号在两个方向上传输，而不会相互干扰。
例如，如果信号从端口1 输入，它可以旋转到端口2，并且在同一时间，如果有
信号从端口3 输入，它可以旋转到端口4。
3.旋转磁场：4端口环行器的工作类似于一个旋转磁场，通过不
同的端口引导信号。
这种工作原理使得环行器在射频和微波系统中可以用于一些特定的应用，如匹配网络、天线系统、雷达系统等。
4.应用：4端口环行器的典型应用包括将天线与发射器和接收器
分离、用于匹配网络以提高信号传输效率、在雷达系统中用于波束旋转等。
总的来说，4端口环行器是一种多功能的器件，通过其独特的信号引导特性，可以在无源的情况下实现信号的定向传输和反射。
光无源器件——偏振分光棱镜的设计Harbin Institute of Technology设计报告课程名称：光纤技术与应用设计题目：偏振分光棱镜院系：航天学院班级： 0921103 姓名：董涛学号： 1092110319 指导教师：张爱红设计时间： 2012 年 04 月哈尔滨工业大学偏振分光棱镜的设计设计目的光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。
常见的光无源器件有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关、环形器、隔离器、衰减器等。
目前，光无源器件正朝着高性能、高集成、低损耗的方向发展，由一个双光纤头配合一个自聚焦透镜构成的双光纤准直器来替代两个单光纤准直器，大大缩小了器件的尺寸，在解波分复用器中已得到广泛应用，而且三端口或三端口以上的光无源器件也越来越多地采用这种结构。
但是，由于共用一个自聚焦透镜，通过双光纤准直器出射的两条光束并不严格平行，往往需要用棱镜或棱镜组通过特定的耦合角度与其匹配。
常用的棱镜组有屋脊棱镜和渥拉斯顿棱镜。
另外在许多偏振无关的光无源器件中，往往需要将输入光束中正交的偏振态分光、处理，然后再合光，因此偏振光合束器有着重要作用。
本文设计一种新型偏振分光棱镜组，在实现双光纤准直器角度匹配的同时，实现合光功能。
其结构简单，加工、检测方便，可以将这种结构应用于光环行器和偏振光合束器中。
设计原理既然是一种棱镜光学元件，其工作原理遵守光学的基本规律、几何光学理论和物理光学理论，各项技术指标、计算公式和测试方法对其都适用。
在设计之前，需要计算双光纤准直器的角度匹配。
其光路图（图1）：图1：双光纤准直器光路图图 1为双光纤准直器的结构，为减小回波损耗，常将自聚焦透镜与光纤头的对接面磨一小的楔角α。
本文所用的双光纤准直器两光纤的排列方向沿楔角方向。
设光纤头至自聚焦的端面的距离为0d ，自聚焦透镜的聚焦常数为A ，轴线折射率为0n ，长度为L 。
设光从光纤头出射的为高斯光束，束腰处在出射面，束腰半径为0w ，经自聚焦透镜准直输出的传输矩阵110011sin()cos()101)cos()AL AL A B d n C D n A AL AL ⎛⎫ ⎪⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ⎪-⎝⎭（1） 其中L 为光束进入自聚焦透镜的入射点至自聚焦透镜输出端面的轴向距离。
学院：理学院专业名称：光信息科学与技术年级： 2009级学号：姓名：一、摘要 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3二、引言 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3三、光分插复用技术概念 ------------------------------------------------------------------------------------------- 3四、OADM几种典型结构 ------------------------------------------------------------------------------------------ 41、基于声光可调谐滤波器(AOTF)的OADM ------------------------------------------------------------ 42、基于磁调谐FBG的OADM ------------------------------------------------------------------------------ 43、基于波长光栅路由器(WGR)的0ADM技术 --------------------------------------------------------- 54、基于分波器+空间交换单元+合波器型的OADM技术-------------------------------------------- 65耦合单元+滤波单元+合波器型的OADM技术-------------------------------------------------------- 6五、OADM的应用---------------------------------------------------------------------------------------------------- 71、OAOM在WDM全光网络中的应用------------------------------------------------------------------- 72、OADM在OCDMA全光网络中的应用 --------------------------------------------------------------- 8六、OADM的前景展望---------------------------------------------------------------------------------------------- 9七、参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9光分插复用器（OADM）的结构原理和应用一、摘要本文主要介绍了光分插复用器（OADM）的结构和应用，由于WDM全光网络的发展，其特点是节点的光子化，但由于目前还缺乏实用的光逻辑器件，因此采用电控光交换是一个可行的方案，因此出现了OCDM，本文从OCDM的原理、结构和应用及前景展望等方面介绍了OADM。
