1、第五章第五章 光无源器件光无源器件(1)光纤通信系统光纤通信系统本节内容本节内容电光效应光调制器电光效应光调制器M-Z型电光强度调制器型电光强度调制器电光效应电光效应:在较强外电场作用下，介质的极化强度以及折射率会在较强外电场作用下，介质的极化强度以及折射率会各向异性的发生变化。各向异性的发生变化。电光效应驰豫的时间很短，仅有电光效应驰豫的时间很短，仅有10-11s量级，外场的施加或撤销量级，外场的施加或撤销导致的折射率变化或恢复瞬间即可完成，因而可用作高速调制器、导致的折射率变化或恢复瞬间即可完成，因而可用作高速调制器、高速开关等。高速开关等。光调制器光调制器光开关光开关光开关是一种具有一个
2、或多个光开关是一种具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。光相互转换或逻辑操作的器件。光开关起到开关切换作用，比如说开关起到开关切换作用，比如说主用光纤和备用光纤之间的切换、主用光纤和备用光纤之间的切换、光交换机中的光路切换等。光交换机中的光路切换等。v 机械式 插入损耗低，隔离度高，不受偏振和波长影响 开关时间较长（毫秒量级），存在回跳抖动，重复性差 移动光纤、移动套管、移动准直镜、移动反光镜、移动棱镜、移动耦合器、MEMSv 非机械式 开关时间短，体积小，易于集成 插损大，隔离度
3、低，有的具有偏振和/或波长相关 电光、磁光、声光、热光等光开关的类型及特点光开关的类型及特点微机电开关微机电开关 靠微型电磁铁或压电器件驱动光纤或反射光靠微型电磁铁或压电器件驱动光纤或反射光的光学元件发生机械移动，使光信号改变光纤通的光学元件发生机械移动，使光信号改变光纤通道的光开关。道的光开关。移动反射镜式光开关 移动光纤式光开关 MEMS微机电系统开关 在硅片上用微在硅片上用微加工技术做出大量加工技术做出大量可移动的微型镜片可移动的微型镜片构成的开关阵列。构成的开关阵列。左图采用左图采用16个可以个可以转动的微型反射镜，转动的微型反射镜，实现两组光纤束间实现两组光纤束间的的44光互连。光互
4、连。IOION公司的光开关板公司的光开关板 1N微光机械光开关微光机械光开关 安捷伦喷墨气泡光开关示意安捷伦喷墨气泡光开关示意 西门子利用西门子利用OMM光开关制作的光交换机光开关制作的光交换机 自聚焦透镜自聚焦透镜（起偏振器）（起偏振器）（检偏振器）（检偏振器）法拉 法拉第旋转器第旋转器45450 0C C永磁铁永磁铁方解石方解石方解石方解石Gd：YIG膜Gd：YIG膜GRINGRIN透镜透镜GRINGRIN透镜透镜起偏振器起偏振器检偏振器检偏振器法拉第法拉第旋转器旋转器磁场磁场0 0o oo o45459090o o入射光入射光反射光反射光出射光出射光反射光反射光PA光隔离器光隔离器GRI
5、NGRIN透镜透镜GRINGRIN透镜透镜起偏振器起偏振器检偏振器检偏振器法拉第法拉第旋转器旋转器磁场磁场0 0o oo o45459090o o入射光入射光反射光反射光出射光出射光反射光反射光PAPAv起偏器 P 使入射光的垂直偏振分量通过调整加在法拉第介质的磁场强度，使偏振面旋转45o，然后通过检偏器A。隔离器工作原理隔离器工作原理反射光返回时，通过法拉第介质又一次旋转45o，正好和入射光偏振面正交，因此不会使入射光受到影响，等于把入射光和反射光相互隔离开来。光隔离器实物光隔离器实物光衰减器光衰减器v按照用户要求对光信号进行预期的衰减按照用户要求对光信号进行预期的衰减v用途：用途：光通信线
6、路、系统评估、研究光通信线路、系统评估、研究 光通信线路、系统调整、校正光通信线路、系统调整、校正 在波分复用光纤网络中调整各信道信号在波分复用光纤网络中调整各信道信号的强弱的强弱 测试仪器的光功率衰减测试仪器的光功率衰减 光放大器的功率平坦光放大器的功率平坦 模拟光纤长距离传输模拟光纤长距离传输 检测传输系统的动态范围。检测传输系统的动态范围。光衰减器的分类光衰减器的分类v按照实现方式分类：位移型（横向、纵向）；直接镀膜型（吸收膜或反射膜）；衰减片型；液晶型。v按衰减方式分类：固定衰减器；连续可调衰减器。光衰减器的性能参数光衰减器的性能参数v衰减量和插入损耗：高精度的光衰减器插入损耗在1dB
7、以下。v衰减精度：通常机械式光衰减器的衰减精度为其衰减量的0.1倍；v回波损耗：高性能的光衰减器的回波损耗应在40dB以上。纵向位移光衰减器纵向位移光衰减器特点：偏振无关；用于固定衰减器和特点：偏振无关；用于固定衰减器和一些小型可调光衰减器。一些小型可调光衰减器。直接镀模型光衰减器直接镀模型光衰减器直接在光纤端面或玻璃片上镀制金属吸收膜或反射膜来衰减光能量。步进式可变光衰减器准直镜准直镜准直镜准直镜衰减片盘衰减片盘衰减片衰减片总结总结v光开关的作用是转换光路。光开关可以分为两大类:一类是利用电磁铁或步进电机驱动光纤或透镜来实现光路转换的机械式光开关。另一类光开关是利用固体物理效应(如电光、磁光、热光和声光效应)的固体光开关。v光隔离器是一种只允许单方向传输光的器件，通常用于消除反射光的影响，使系统工作稳定。总结总结思思 考考 题题请结合书籍和网络，谈谈光纤连接器的最新进展和市场应用情况。122双锥形光纤耦合器的一端口的输入功率为 200 W，两个输出端口的输出功率分别为 90 W和 85 W，另一输入端口输出功率为 6.3 nW，求：1)器件的分光比；2）插入损耗。2
