光纤通信原理第2章光纤无源器件

光无源器件介绍范文光无源器件是指无需外界能源输入即可以产生、控制、处理或传输光信号的器件。

它们在光通信、光传感、光储存、激光装置等领域具有重要应用价值。

本文将详细介绍几种常见的光无源器件，包括光纤、光栅、偏振器件、光耦合器件和光探测器等。

首先，光纤是一种常见的光无源传输介质。

它具有优异的光学特性，可以实现长距离、高速、低损耗的光信号传输。

光纤通信系统中的核心部件就是光纤。

光纤根据其结构可以分为多模光纤和单模光纤。

多模光纤通常用于短距离通信，而单模光纤适用于长距离通信。

光纤的制作工艺和材料技术的不断进步使得光纤通信系统性能不断提升。

其次，光栅是另一种常见的光无源器件。

光栅是在光介质中周期性变化的折射率结构，可以对入射光进行衍射和反射。

光栅可以用于光谱分析、光信号处理和光波波长选择等应用。

根据光栅的结构可以分为吸收光栅和反射光栅。

吸收光栅通过调整折射率分布来实现频率选择，反射光栅则通过反射光波形成波束宽度调制。

光栅可以实现光信号的分光、滤波和耦合等功能。

再次，偏振器件是用于控制和调整光波偏振状态的器件。

偏振器件根据其工作原理可以分为吸收式偏振器、分束偏振器和光学偏振调制器。

吸收式偏振器通过吸收非期望偏振分量来实现偏振分离。

分束偏振器通过折射率分布的改变实现光波的分离。

光学偏振调制器则通过改变材料的光学特性或施加电场来调制光的偏振状态。

其次，光耦合器件用于实现不同光波的耦合和分离。

光耦合器按照其结构和工作原理可分为分离型光耦合器和集成型光耦合器。

分离型光耦合器通过光波的反射和折射实现光波的耦合。

集成型光耦合器则通过光导波结构的耦合来实现不同波长光波的耦合和分离。

光耦合器为光通信和光传感等系统提供了重要的互连和耦合功能。

最后，光探测器是一种用于接收光信号并转换为电信号的器件。

根据工作原理，光探测器可分为光电二极管、光电导探测器和光电子倍增器等。

光电二极管是最常见的光探测器，它利用内建电场将吸收的光电子转化为电流。

浅谈光纤通信有源器件与无源器件任课教师学院班级姓名学号日期2016年05月18日目录1 引言 (1)2光有源器件 (1)2.1 光有源器件简介 (1)2.2 光纤激光器 (1)2.3光纤放大器 (3)2.4 全光波长变换器 (4)2.5光检测器 (4)3 光无源器件 (5)3.1 光无源器件简介 (5)3.2 光纤活动连接器 (6)3.3 跳线 (6)3.4 转换器 (7)3.5 变换器 (8)3.6光纤活动连接器的表征指标 (9)3.6.1插入损耗 (9)3.6.2回波损耗 (9)3.6.3重复性 (10)3.6.4互换性 (10)3.7光分路器 (10)3.8光衰减器 (12)3.9光隔离器 (14)3.10光开关 (15)3.11波分复用器 (15)3.12光接头盒、光配线箱、光终端盒 (15)结语 (16)参考文献 (16)1引言在光纤通讯行业，光纤系统中所用到的各种器件称为光器件。

而光器件简单来说分为有源光器件与无源光器件两种。

有源光器件也称光有源器件，无源光器件也称光无源器件。

光有源和无源器件都有如下产品：●有源光器件：定义是在光通信系统中能产生或接收光信号的器件。

可以简单的认为有源光器件是需要接上电源才能工作的。

比如：光纤收发器（"纤亿通"自主生产），光接收机，光源，光端机，光功率计等。

●无源光器件：定义是在光通信系统中不能产生或接收光信号的器件。

可以简单的认为无源光器件是不需要接上电源就能够工作的。

比如：光纤连接器，光纤适配器，光纤衰减器，光纤终结器，密集波分复用器（DWDM），粗波分复用器（CWDM），光纤耦合器，光开光，光纤准直器，光隔离器,平面波导光分路器（PLCS）等等。

2光有源器件2.1光有源器件简介光有源器件是光纤通信重要的核心器件之一，受到人们普遍的重视和关注。

目前光纤通信领域应用的光有源器件主要有光源(量子阱激光器(QWLD)，垂直腔面发射激光器(VCSEI.),量子点激光器(QDI,D)、多波长激光器等)，光探测器(光电子二极管(PD)、雪崩光电二极管(APD)等)，光调制器(妮酸锉(LiNb03)调制器等。

光无源器件的原理及应用概述光无源器件是指在光通信系统中不需要能量供给而能够实现光信号的传输和处理的器件。

这些器件主要包括光纤、光耦合器、光分路器和光合器等。

本文将介绍光无源器件的原理和应用。

光纤光纤是光通信系统的核心组成部分。

它通过将光信号以光的全内反射方式在高纯度的玻璃/塑料纤维中传输。

光纤有着很低的损耗和高的带宽能力，也是目前最主要的传输媒介之一。

光纤的原理光纤的工作原理基于光的光束泄漏现象，即当光束从一种介质射入另一种折射率较低的介质中时，光束会不断发生反射并沿着光纤内部进行传输。

光纤的核心由折射率较高的材料组成，以便在传输过程中最小化信号的损耗。

光纤的应用光纤广泛应用于长距离通信和局域网等领域。

其高带宽和低损耗的特点使得它成为传输大量数据的理想选择。

此外，光纤还应用于医疗设备、光纤传感器和光纤显示等领域。

光耦合器光耦合器是一种用于将光信号从一个光纤耦合到另一个光纤的器件。

它广泛应用于光通信系统中，可以实现信号的分配、处理和路由等功能。

光耦合器的原理光耦合器的原理基于波导模式之间的耦合。

当光信号从一个波导模式传输到另一个波导模式时，通过适当设计导波结构，可以实现高效的能量转移。

光耦合器的设计可以根据具体的应用需求进行调整，以实现不同的功能。

光耦合器的应用光耦合器广泛应用于光网络中的信号分配和路由。

在光通信系统中，光耦合器可以用于将信号从主干光纤耦合到分支光纤或从分支光纤耦合到接收器等。

此外，光耦合器还可以应用于光传感器和光存储等领域。

光分路器光分路器是一种可以将入射光信号分为两个或多个输出通道的器件。

它常用于光网络中的信号分配和选择。

光分路器的原理光分路器的原理基于多模干涉。

当光信号通过光分路器时，不同波长的光信号会按照特定的光学路径进行干涉，从而实现光的分路。

根据光分路器的设计，可以实现不同的分路比例和带宽。

光分路器的应用光分路器广泛应用于光通信系统中的信号分配和选择。

光分路器可以将光信号分为不同的通道，实现多路复用和分布式传输。

光纤通信用新型光无源器件光纤通信是一种高速、远距离传输数据的先进技术，其中最为关键的因素是光无源器件。

光无源器件是指在光通信中不需要任何主动或外部能量驱动的光学器件。

光无源器件具有光学透明度高、传输损失小、光学干扰小等优点，广泛应用于光网络、光纤传感器、光存储等领域。

随着科技的发展，新型光无源器件也得到了广泛研究和应用。

一、新型光无源器件概述新型光无源器件是指近年来光通信技术和材料技术的发展所推动的新型光无源器件。

这些器件具有光学性能更优、光纤通信能力更强、成本更低等特点。

目前，在新型光无源器件方面，最具有前景的研究方向有：1. 高效能光器件研究：如利用微纳技术制备高品质硅基光器件，制备更具有可靠性和成本优势的纳米光器件。

2. 光纤泵浦技术研究：光纤泵浦技术是光无源器件中的一项重要技术，它可以实现高功率、高效率的光放大器和激光器等器件。

3. 新型光纤材料研究：新型光纤材料具有更广泛的光谱响应、更高的抗干扰能力、更大的带宽等特点，可以扩展光纤通信的传输容量和传输距离。

二、新型光无源器件的应用领域新型光无源器件是光通信技术的重要组成部分，它在科学研究、医疗、工业制造、国防等领域都有着广泛的应用。

1. 光网络：新型光无源器件可以有效地提高光网络的传输质量和稳定性，使其更加可靠。

2. 光纤传感器：新型的光无源器件可以应用于各种光纤传感器、特别是温度和应力传感器。

3. 光存储：新型光无源器件也可以应用于光存储器件，以实现更高密度的存储和更快的读写速度。

4. 医疗：新型光无源器件应用于医疗器械中，可以提高医疗诊断和治疗的可靠性和精度。

5. 国防：新型光无源器件在国防领域中的应用，包括光纤通信、光纤传感器、高性能光放大器等方面，可以有效提高军事通信的保密性。

三、新型光无源器件的研究现状当前，新型光无源器件研究正处于高速发展期，主要涉及器件结构设计、材料制备、光学特性测试等方面。

在器件设计方面，国内多家单位正在进行研究，采用多种方法优化器件的结构和性能；在材料制备方面，利用新型材料和制备技术进行研究和应用；在光学特性测试方面，采用更加高效的测量方法和测试设备等。

第3张光纤无源器件介绍在光纤通信的传输系统中，除了必备的光终端设备、电终端设备和光纤之外，在传输线路中还需要各种辅助器件以实现光纤与光纤之间或光纤与端机之间的连接、耦合、合／分路、线路倒换以及保护等多种功能。

相对于光电器件，如半导体激光器、发光二极管、光电二极管以及光纤放大器等光“有源器件”而言，这一类本身不发光、不放大、不产生光电转换的光学器件，常被称之为光“无源器件”。

无源器件的种类繁多，功能及形式各异，但在光纤通信网络里是一种使用性很强的不可缺少的器件。

主要的无源器件有光纤连接器、光缆连接器、光纤耦合器、光开关、光复用器(合波器和分波器)、光分路器、光隔离器、光衰耗器、光滤波器，等等。

它的作用概括起来主要是：连接光波导或光路；控制光的传播方向；控制光功率的分配；控制光波导之间、器件之间和光波导与器件之间的光耦合；以及合波和分波等作用。

需特别指出，由于生产光“无源器件”的厂家众多，且品种、结构、外貌各异，价格也不菲，因此实验箱中所涉及的光“无源器件”远不能代表该类器件的全貌。

各学校可根据自己教学的需要和开设特殊实验内容的要求，在该实验箱基础上添置更多的光“无源器件”，增加新的实验内容。

本章节的实验目的是让学生对光纤通信中这一类基本器件的某种结构及相关性能指标有一个基本了解，熟悉光“无源器件”性能指标的测量方法和光学测量仪器的使用方法，为今后的实践打下一个良好的基础。

“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”现在的光“无源器件”基本配置见表。

一、光纤连接器光纤连接器又叫光纤活动连接器、或叫活接头。

这是用于连接两根光纤或光缆形成连续光通路的可以可拆卸重复使用的光“无源器件”，被广泛应用在光纤传输线路、光纤配线架和光纤测试仪器、仪表中，也是目前使用数量最多的光无源器件。

尽管光纤连接器在结构上千差万别，品种上多种多样，但按其功能可以分成如下几个部分：表光“无源器件”种类和数量配置连接器插头：插头由插针体和外部配件组成，用于完成在光纤器件连接中插拔功能。

浅谈光纤通信中无源器件浅谈光纤通信中无源器件摘要：本文主要是对光纤通信中所使用的无源器件，例如各类连接器，定向耦合器，光开关，光衰减器，光隔离器，对其在结构，功能，特性上做简单的介绍。

关键词：光纤通信技术光无源器件近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。

随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的接人网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。

光电子技术的迅速发展，已渗入到信息技术领域的各个方面，如超大容量信息流传输；多媒体宽带综合服务的信息交换互连网络；高密度信息量存储；信息的超快实时处理；信息的获取读出和显示等。

要构建一个完整光纤广播传输系统，除了需要高质量的光纤以外，还需要多种有源光器件和无源光器件。

特别是无源光器件，这些不用电源的无源光器件，对光纤广播传输系统的构成，功能的扩展或性能的提高是不可缺少的，它是构成光纤传输系统的重要部分。

从结构上来讲，光无源器件主要分为体块型、全光纤型和导波型。

体块型：是用分立元件组成的，也称为分立元件型。

如：在玻璃片上镀吸收材料制成光衰减器；在玻璃片两面镀高反射膜制成光滤波器；用闪耀光栅制成光波分复用/解复用器；等等。

全光纤型：由光纤做成，如直接耦合式光纤连接器、光纤方向耦合器、星型耦合器、光纤滤波器等。

制作中用到光纤的切割、熔融、拉伸，光纤端面的研磨、抛光、镀膜等工艺。

在这类元件中需要用一些金属或介质材料，但那仅是作为结构或封装零件而不介入光路。

光波导型：用平面或带状介质光波导构成，多用钛（Ti）扩散的铌酸锂）波导。

光波导的不同形式：(a)直波导；(b)S型弯曲；?Y型分支；(d)M-Z （LiNbO3干涉型；(e)定向耦合型；(f)X型分支。

1 光纤连接器光纤连接器又称光纤活动连接器——俗称活接头。

光无源器件的原理及应用光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。

它是一种光学元器件，其工艺原理遵守光学的基本规律及光线理论和电磁波理论、各项技术指标、多种计算公式和各种测试方法，与纤维光学、集成光学息息相关；因此它与电无源器件有本质的区别。

在光纤有线电视中，其起着连接、分配、隔离、滤波等作用。

实际上光无源器件有很多种，限于篇幅，此处仅讲述常用的几种—光分路器、光衰减器、光隔离器、连接器、跳线、光开关。

一、光纤活动连接器。

光纤活动连接器是实现光纤之间活动连接的无源光器件，它还有将光纤与有源器件、光纤与其它无源器件、光纤与系统和仪表进行连接的功能。

活动连接器伴随着光通信的发展而发展，现在已形成门类齐全、品种繁多的系统产品，是光纤应用领域中不可缺少的、应用最广泛的基础元件之一。

尽管光纤（缆）活动连接器在结构上千差万别，品种上多种多样，但按其功能可以分成如下几部分：连接器插头、光纤跳线、转换器、变换器等。

这些部件可以单独作为器件使用，也可以合在一起成为组件使用。

实际上，一个活动连接器习惯上是指两个连接器插头加一个转换器。

（1）连接器插头。

使光纤在转换器或变换器中完成插拔功能的部件称为插头，连接器插头由插针体和若干外部机械结构零件组成。

两个插头在插入转换器或变换器后可以实现光纤（缆）之间的对接；插头的机械结构用于对光纤进行有效的保护。

插针是一个带有微孔的精密圆柱体，其主要尺寸如下：外径Ф2.499±0.0005mm外径不圆度＜0.0005mm微孔直径Ф126±0.5μm微孔偏心量＜1μm微孔深度4mm 或 10mm插针外圆柱体光洁度▽14端面曲率半径20-60mm插针的材料有不锈钢、全陶瓷、玻璃和塑料几种。

现在市场上用得最多的是陶瓷，陶瓷材料具有极好的温度稳定性，耐磨性和抗腐蚀能力，但价格也较贵。

塑料插头价格便宜，但不耐用。

市场上也有较多插头在采用塑料冒充陶瓷，工程人员在购买时请注意识别。