光纖傳輸系統(tǒng)中對光路起轉(zhuǎn)換、連接和控制功能的單元,又稱光無源器件。主要有光連接器、光耦合�、光開關(guān)、光衰減�、復(fù)用器和解�(fù)用器等�1970年多模光纖取得突破性進展,光纖開始應(yīng)用于通信技�(shù),隨之出�(xiàn)了光連接��70年代末期,單模光纖出�(xiàn)并用于傳輸系�(tǒng)之后,相�(yīng)地研制出單模光纖器件和平面型光纖器件,以適應(yīng)長波長單模光纖傳輸系�(tǒng)的需�。光纖器件已有很多品種。光纖器件的基本理論和相�(guān)技�(shù)的研究受到人們重�,已�(jīng)成為光電器件的一個獨特的門類(見光纖光纜)�
基本參數(shù) 光纖器件有兩個基本參�(shù),即插入損耗和隔離度。光纖傳輸系�(tǒng)要求插入損耗小、隔離度��
插入損� 光纖器件插入光纖傳輸系統(tǒng)所引起的光功率損耗。通常用器件輸出功率光纖器件與輸入功率 Pi之比的對�(shù)值來表示,即
光纖器件
對于多端輸出的器�,光纖器件應(yīng)是各輸出端功率之和。產(chǎn)生插入損耗的主要原因是器件中光的漏泄、輻射、散射和像差�。插入損耗通常采用截斷�、臨時接點法(或兩點法)來測量,測量在穩(wěn)�(tài)模式分布的條件下進行�
隔離� 某些光纖元件插入光纖傳輸系統(tǒng)后,引起光從一個光路漏泄到另一個光�,常稱串�。通常用漏泄到另一個光路的功率P1與主光路輸入功率Pi之比的對�(shù)值來表示�
光纖器件
�(chǎn)生串音的主要原因是器件中光纖端面的菲涅爾反射、各光路之間的包層厚度不當以及對漏泄和輻射模的吸收性能不佳��
�(jié)�(gòu) 光纖器件有光纖型、棒透鏡型和平面型等�(jié)�(gòu)。光纖型器件是光纖經(jīng)過研磨拋�、熱熔拉錐或鍍膜等工藝制成的。加工較為簡�,無需特殊材料,因而成本較�。棒透鏡型器件是用棒透鏡或配以必要的其他微光�(xué)元件制成。棒透鏡是橫斷面折射率呈拋物型分�、對傳輸光束有自聚焦作用的圓柱形透鏡,又稱自聚焦透鏡(圖1�。這種透鏡的特點是焦距�、數(shù)值孔徑大、像差小、加工和連接方便、調(diào)準容�。由兩根長度�1/4節(jié)距的棒透鏡所�(gòu)成的準直-聚焦平行光路適用于多種光纖器�。平面型器件以鈮酸鋰等作襯底材料,用集成電路工藝制成。其特點是體積小、抗外界干擾性能�,是集成光學(xué)器件的一種初級形式,又稱薄膜光波�(dǎo)無源器件�
光纖器件種類 光纖器件按功能分�,有光連接�、光耦合器、光開關(guān)、波分復(fù)用器和波分解�(fù)用器、光衰減器、光�(huán)行器、光隔離器和光調(diào)制器��
光連接� 實現(xiàn)光纖與光纖或光纖與其他器件光�(xué)連接的器件。它的主要參�(shù)是插入損�。光連接器品種甚�,按插孔的�(jié)�(gòu)型式分,有O�、C型和V型等;按光纖種類和芯�(shù)�,有多模、單模光纖連接�,多�、單芯光纜連接器等;按�(yīng)用場合分,有通用式、現(xiàn)場裝配式、密封式和穿墻式等。通用的多模單芯光纜連接器的插入損耗一般為 0.5�1分貝(圖2�。單模光纖連接器的插入損耗可� 0.3分貝�
光纖器件
光纖器件圖冊
光定向耦合� 使光路之間按比例實現(xiàn)能量耦合,且分光路線與傳輸方向有關(guān),可作成三端口或四端口器�。根�(jù)�(jié)�(gòu)和工藝的不同,可分為拼接�、拉錐式、棱鏡式、平面式等(�3)。光定向耦合器的主要參數(shù)是插入損�、分光比和隔離度。主要用于單線雙向傳輸及�(shù)�(jù)�(wǎng)��
光纖器件
光纖器件圖冊
星形耦合� 使一個或幾個光路中的光能耦合到同一�(或另一�)一個或幾個光路中的近似星形器件。將能量耦合到同一邊光路的稱為反射式星形耦合�;將能量耦合到另一邊光路的稱非反射式星形耦合�。按其對稱性又可分�1×n型和n×n型等。按�(jié)�(gòu)與工藝的不同,星形耦合器可分為拉錐�、攪模棒式等(圖4�。星形耦合器的主要參數(shù)與光定向耦合器相�。它主要用于星形光纖�(wǎng)�(luò)�
光纖器件
光纖器件圖冊
T 形耦合� 使兩個端機接到一個主傳輸線路上去的器�。主要結(jié)�(gòu)和參�(shù)與星形耦合器相同,主要用于母線�(wǎng)�(luò)�
光開�(guān) 使一個或幾個光路中的光能接�、切斷或�(zhuǎn)換到另一個或幾個光路中去的器件。按�(zhuǎn)換型式可分為1×n型和n×n型(矩陣開關(guān)�;按�(zhuǎn)換機理可分為機械式和折射率式(圖5)。光開關(guān)的主要參�(shù)是插入損�、隔離度、重�(fù)�、轉(zhuǎn)換時間和壽命。它主要用于光路的切��
光纖器件
光纖器件圖冊
波分�(fù)用器 使兩個或兩個以上不同波長的光載波共用一個光路的器件。按色散元件分有棱鏡�、光柵式和干涉模式等。其主要參數(shù)是插入損�、隔離度�。它主要用于單線雙向傳輸和光纖網(wǎng)�(luò)傳輸�
波分解復(fù)用器 使共用一個光路的不同波長的多個光載波分到各自光路中去的器�。其主要參數(shù)、結(jié)�(gòu)和用途均與波分復(fù)用器相同�
光衰減器 使光路的光能按一定比例衰減的器件。按衰減量的可調(diào)性可分為固定�、分級可�(diào)式和連續(xù)可調(diào)式(�6�。其主要參數(shù)是衰減量及其精度。它主要用于�(diào)整中繼區(qū)間的損�、評價光纖傳輸系�(tǒng)損耗和校正光功率計等�
光纖器件
光纖器件圖冊
光纖器件除應(yīng)用于光纖通信�,還可應(yīng)用于非通信�(lǐng)�,如傳感技�(shù)、數(shù)�(jù)處理和計算技�(shù)�。特別是光纖傳感器尤其受到人們注�,它的進展將會促進光纖器件的�(fā)�。此外為了適�(yīng)單模光纖傳輸系統(tǒng)的需�,光纖器件將在平面型器件的基�(chǔ)上向混合集成光路方向�(fā)展,對光纖傳輸系�(tǒng)會產(chǎn)生重要的影響�
參考書�
玻恩和沃耳夫著,楊葭蓀等譯:《光�(xué)原理�,科�(xué)出版�,北京�1978�(M.Born and E.Wolf,Principles of Optics,Pergamon Press,Oxford,1975.)
A.Yariv, Introduction to Optical Electronics,Holt Rinehart and Winston,New York,1976.