第三章__光无源器件.ppt

精密仪器与光电子工程学院 3.3 光波分复用/解复用器 1 3.3.1 光波分复用器/解复用器的特性 2 3.3.2 光波分复用器/解复用器的结构原理 精密仪器与光电子工程学院 3.3.1 光波分复用器/解复用器的特性 性能指标 插入损耗Li：指特定波长信号穿过复用器件相应通道时所引入的功能损耗。插入损耗越小越好。 串音（隔离度）Lc：指波长隔离度或通道间隔隔离度，即在某一指定波长输出端口所测得的另一非选择波长的功率与该波长输入功率之比的对数。 Lc越小越好。除了和器件的设计、制造工艺有关，还与光源有关。 通道带宽△vch：指分配给某指定通道的波长范围。 稀疏型WDM：通道间隔10nm～100nm，通常用于2～5个WDM系统； 密集型WDM：通道间隔1nm～10nm，通常用于5～10个WDM系统； 致密性WDM：通道间隔0.1nm～1.0nm，通常用于20～1000个以上WDM。 精密仪器与光电子工程学院 3.3.1 光波分复用器/解复用器的特性 解复用器的光学特性 解复用器的光学特性可以用输入端到N个输出端的各信道的波长—插入损耗函数表达。 图 解复用器波长-插入损耗的关系曲线 精密仪器与光电子工程学院 (1) 中心波长 。ITU-TL 规定在1550 nm区域，以1552.52 nm为标准波长,其他波长与之间隔为0.8nm，或其整数倍( )为复用波长。 (2) 中心波长 工作范围△λ12，△λ23 。对于每一通道，确定了出射光的谱宽范围。 (3) 中心波长对应的最小插入损耗 , 。是衡量解复用器的一项重要指标，越小越好。 (4) 相邻信道之间的串音耦合最大值(隔离度），是另一项重要指标。数字信号通信系统要求大于 30 dB，模拟信号通信系统要求大于50 dB。 3.3.1 光波分复用器/解复用器的特性 精密仪器与光电子工程学院 3.3.1 光波分复用器/解复用器的特性 复用器的光学特性 复用器的光学特性可以用对于给定的输入端口（第1至第N端口之一）和作为输出端口（0端口）的插入损耗—波长关系曲线表示。 图 复用器插入损耗－波长的关系曲线 精密仪器与光电子工程学院 3.3.2 光波分复用器/解复用器的结构原理 1. 棱镜分光型 —折射率随波长变化 精密仪器与光电子工程学院 2. 光栅分光型 3.3.2 光波分复用器/解复用器的结构原理 —衍射原理 一级衍射的光栅方程： 精密仪器与光电子工程学院 3. 干涉滤波器型（介质膜型） 3.3.2 光波分复用器/解复用器的结构原理 —多光束干涉 λ/4 空气 λ/4 λ/4 衬底 高折射率 低折射率 低折射率 精密仪器与光电子工程学院 3.3.2 光波分复用器/解复用器的结构原理 4 5 精密仪器与光电子工程学院 3.3.2 光波分复用器/解复用器的结构原理 4. 熔融双锥耦合波分复用型 精密仪器与光电子工程学院 光隔离器是只允许光线沿光路单向传输的无源器件，用于解决光纤通信中光路中光反射的问题。 3.4 光隔离器 1 3.4.1 光隔离器中使 用的光学元件 2 3.4.2 光隔离器的工作原理 精密仪器与光电子工程学院 1．光纤准直器(Optical fiber Collimator) 光纤准直器由自聚焦透镜和单模光纤组成，对光纤中传输的高斯光束进行准直，以提高光纤之间的耦合效率。 2．偏振器(Polarizator) 双折射晶体被加工成楔形，入射光沿非光轴方向入射，出射光分为偏振方向正交的两束线偏光o 光和e 光。 3.4.1 光隔离器中使用的光学元件 精密仪器与光电子工程学院 3.4.1 光隔离器中使用的光学元件 薄膜起偏分束器: 是由人造各向异性介质制作的，其结构如下图所示。两种电介质材料周期性层叠，厚度周期小于波长。o 光和e光的分离角度由两种材料的折射率、厚度、以及入射角度决定。 薄膜起偏分束器 精密仪器与光电子工程学院 3.4.1 光隔离器中使用的光学元件 线栅起偏器由金属和电介质周期交替层叠构成，如下图所示。光穿过线栅时，偏振与线栅方向平行的线偏光被吸收，垂直线栅方向的线偏光损耗很小，输出线偏光。 图 线栅起偏器 精密仪器与光电子工程学院 3. 法拉第旋转器(Faraday Rotator) 1845年法拉第发现，原来不具有旋光性的物质在磁场作用下，偏振光通过该物质时其偏振面将发生旋转—磁致旋光现象。 3.4.1 光隔离器中使用的光学元件 旋转角度为