《光隔离器》PPT课件

光隔离器教学环境光隔离器(最全)word资料光耦隔离的输入输出信号分析1.Source Input 多功能控制端子与开发射极的PLC 及外部电源相连﹙1﹚外部电源为12.4V 时输出波形平滑,如下图可见:输出电压幅值为5.04,如下图所示:﹙2﹚当输入电压降为10.2V 时, 输出波形出现失真, 其输入输出波形如下:2.Source Input 多功能控制端子与开发射极的PLC 直接相连,此时我们没有加外部电源,因此只有内部固定电源的作用,我们可以看输出输入电压为24.4V , 输出电压为 5.04V ,其输入输出电压示意图如下:3.Sink Input 多功能控制端子与开发射极的PLC 及外部电源相连其中外加电源为24V ,输出为5.2V , 其输入输出电压幅值图如下:4.Sink Input 多功能控制端子与开发射极的PLC 相连,我们可以测得输入电压为8V ,输出电压为5.2V ,其波形示意图如下:光隔离器的基本原理偏振无关光纤隔离器(Polarization Insensitive Fiber Isolator光纤隔离器根据偏振特性可分为偏振无关型(Polarization Insensitive和偏振相关型(Polarization Sensitive两种。

由于通过偏振相关型光纤隔离器的光功率依赖于输入光的偏振态,因此要求使用保偏光纤作尾纤。

这种光纤隔离器将主要用于相干光通信系统。

目前光纤隔离器用的最多的仍然是偏振无关型的,我们也只对此类光纤隔离器做分析。

1偏振无关光纤隔离器的典型结构一种较为简单的结构如图1所示。

这种结构只用到四个主要元件:磁环(Magnetic Tube、法拉第旋转器(Faraday Rotator、两片LiNbO3 楔角片(LN Wedge,配合一对光纤准直器(Fiber Collimator,可以做成一种在线式(In-line的光纤隔离器。

2 基本工作原理下面具体分析光纤隔离器中光信号正向和反向传输的两种情况。

理论——耦合模理论
基本思想：相耦合的两波导中的场, 各自保持了该波导独立 存在时的场分布和传输系数, 耦合的影响表现在场的复数振 幅的沿途变化。设两波导中的复数振幅为A1和A2。由于耦合作 用, 它们沿长度方向变化。
dA1 (z) dz
i(1
C11 ) A1
iC12 A2
dA2
(
Z
)
dz
i(2
•Light of the specified wavelength traveling along the fiber is
reflected from the grating back in the direction from which it came.
•Wavelengths which are not selected are passed through with little
制作工艺：熔锥型、磨抛型
熔锥型器件（强耦合模激励理论），使两光纤芯靠近，使 传播场向外扩展，以便在相当短的锥体颈部区域出现有效 的功率耦合。在耦合器中功率耦合最有效区域（颈部区域） 内的模式基本上是包层模，传播场脱离纤芯，这时场是在 包层和外部媒体（空气或其他适合的填料）所形成的新波 导中传播。
磨抛型器件（弱耦合理论），利用光学冷加工（机械抛磨） 除去光纤的部分包层，使光纤波导能相互靠近，以形成瞬 逝场相互渗透。利用微调装置改变两光纤的相对位置可以 改变耦合器的耦合率。
•the most important aspect is that the effect is asymmetric.
•materials : YIG (YttriumIron-Garnet)
2. Polarisation Independent Isolator

Ｉ 日２ ｌ 电８ ｉ Ｉ ＦＦ ・６ 。 月
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压
。
如果 空 气 的湿 度太高
，
那么光隔离
，
器 件结构
在使 用 光 隔 离 器 的 时 候
能 需要 将 环 境 条 件 考 虑 进 来 果 系 统需 要 D C
50 000V
一
，
设 计者 可 例如
的大 小 。光 耦 合 器 被 用 来 从 某 个 电 势 向 以用于许多的模拟 应用。
速率 。 多数光隔离器／ 大 光耦合器应用在
另一个 电势传输模拟或数字信 息 ，同时
保 持 低 于 ５ ０ Ｖ 的 电势 隔 ０ ０
在那些信号量对系统的运转非常重 数据率低 于１ Ｍｂ ｓ ／ 的情况 ， ０ 而传输延时 可能在 ２ ０ ｍ的范围内。 ～２
，
，
器 或者 P C B 的 表 面 可 能 会 产 生 电 弧
形
光 耦 合 器 和 光 隔 离 器 有单个 L E D
。
如
成 导 电通 路 并 在 器 件 周 围形 成 短 路
离
、
。
距
或者 背 靠背 L E D (阳极和 阴极连接在
一
的隔离
那么
温度
，
、
大 气压 力
，
、
空 气污染的种类
起 ) 两种结构
。
光 传 感 器 的 结构 可 以 在
环境的湿度百分数 将是
个 重 要 的 考虑
和程度
以及 湿度
共 同决 定 了 光 隔 离
单 个 光 传 感 器 和 完 整 的 集成 接 收 器 之 间
变化
。
因素
。
器 表 面 的 击 穿 电压

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光波 导
开角
(a)
1.3 m
1 .3m 1 .5 5m
(b) 多模 波导
多层 膜滤光 片
单模 波导
1 .5 5m
(c)
图3.32 波导型藕合器
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3.3.3光隔离器与光环行器
耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可以互换的，称之为互 易器件。然而在许多实际光通信系统中通常也需要非互易器件。隔离器就是一种 非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向 特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返 回到该器件致使器件性能变坏。插入损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对 正向入射光的插入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好， 目 前插入损耗的典型值约为1 dB，隔离度的典型值的大致范围为40~50 dB。
Profile
通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种 类型。不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能独 立表现出其外特性的器件就是无源器件。否则就称为 有源器件。
有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这 些器件是光发射机、 光接收机和光中继器的关键器 件，和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。
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，这些器件对光纤通 信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺 少的。
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3.Passive devices
一个完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外， 还需要许多其它光 器件，特别是无源器件。这些器件对光纤通信系统的构成、功能的扩展或性能的 提高，都是不可缺少的。 虽然对各种器件的特性有不同的要求， 但是普遍要求插 入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、 体积小、价格便 宜， 许多器件还要求便于集成。本节主要介绍无源光器件的类型、原理和主要性 能。