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第三节 无源器件参数测量 3.1 光 纤 连 接 器 3.2 光纤衰耗器 3.3 光纤耦合器 3.4 光电耦合器 3.5 光隔离器和光环形器 3.6 波分复用/解复用器 3.7 光 开 关 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。 3.1 光 纤 连 接 器 光纤活动连接器 光纤(缆)活动连接器是实现光纤(缆)之间活动连接的光无源器件，它还具有将光纤(缆)与其他无源器件、光纤(缆)与系统和仪表进行活动连接的功能。 光纤连接器的结构： 光纤连接器基本上是采用某种机械和光学结构，使两根光纤的纤芯对准，保证90%以上的光能够通过，目前有代表性并且正在使用的光纤连接器主要有五种结构。 套管结构 套管结构的连接器由插针和套筒组成。 双锥结构 双锥结构连接器是利用锥面定位。 V形槽结构 V形槽结构的光纤连接器是将两个插针放入V形槽基座中，再用盖板将插针压紧，利用对准原理使纤芯对准。 球面定心结构 球面定心结构由两部分组成，一部分是装有精密钢球的基座，另一部分是装有圆锥面(相当于车灯的反光镜)的插针。 透镜耦合结构 透镜耦合又称远场耦合，它分为球透镜耦合和自聚焦透镜耦合两种 光纤活动连接器的种类 FC系列连接器 FC型连接器是一种用螺纹连接，外部零件采用金属材料制作的连接器，它是我国电信网采用的主要品种，我国已制定了FC型连接器的国家标准。 ST型连接器 ST型连接器采用带键的卡口式锁紧机构，确保连接时准确对中。 光纤连接器特性 评价一个连接器的主要指标有4个，即插入损耗、回波损耗、重复性和互换性。 1. 插入损耗 插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数，表达式为： Ac＝-10lgP1/P0(dB) 式中：Ac为连接器插入损耗；P0为输入端的光功率；P1为输出端的光功率。 2. 回波损耗 回波损耗又称为后向反射损耗。它是指光纤连接处，后向反射光对输入光的比率的分贝数，表达式为： Ar＝-10lgPR/P0 (dB) 式中：Ar表示回波损耗；P0表示输入光功率；PR表示后向反射光功率。 3. 重复性和互换性 重复性是指光纤(缆)活动连接器多次插拔后插入损耗的变化，用dB表示。互换性是指连接器各部件互换时插入损耗的变化，也用dB表示。 下图示出精密套管结构的连接器简图，包括用于对中的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。 光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中实现连接。 要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在1 μm以内， 轴线倾角小于0.5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。 对于高反射损耗的连接器， 要求光纤端面为球面或斜面，实现物理接触(PC)型。套管和插针的材料一般可以用铜或不锈钢， 但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、 耐磨， 热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温度范围(插入损耗变化±0.1 dB)大大改善。 套管结构连接器简图 3.2 光 纤 衰 耗 器 衰耗器能透射一部分光以降低光强 衰耗器在整个频谱范围内均匀地减小光强 衰耗器不能将不需要的光返回，以免在激光发射机中造成噪声 3.3 光纤耦合器 耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器。 光纤耦合器的结构与原理 常用耦合器的类型 熔融拉锥法的原理 熔融拉锥法就是将两根(或两根以上)除去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，实现传输光功率耦合的一种方法。 光纤耦合器的特性 1. 插入损耗 插入损耗(Insertin Loss，IL)定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少值。该值通常以分贝(dB)表示，数学表达式为 其中：ILi是第i个输出端口的插入损耗；Pouti是第i个输出端口测到的光功率值；Pin是输入端的光功率值。 2. 附加损耗 附加损耗(Excess Loss，EL)定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功率的减小值。该值以分贝(dB)表示的数学表达式为 式中：Pouti为第i个输出口的输出功率；Pin为输入光功率。 3. 分光比 分光比(Coupling R