光纖通信第四章—常用光無(wú)源器件張文彬哈爾濱工業(yè)大學(xué)通信技術(shù)研究所哈爾濱工業(yè)大學(xué)第四章常用光無(wú)源器件的目錄§4.1光纖連接器§4.2光纖耦合器§4.3波分復(fù)用/解復(fù)用器§4.4光開(kāi)關(guān)§4.5光隔離器及光環(huán)形器2014-7-142概述光纖通信中所用的光器件可分成光有源器件和光無(wú)源器件兩大類(lèi)。二者的區(qū)別在于器件在實(shí)現(xiàn)本身功能的過(guò)程中，其內(nèi)部是否發(fā)生光電能量轉(zhuǎn)換。若出現(xiàn)光電能量轉(zhuǎn)換，則稱(chēng)其為有源光器件；若未出現(xiàn)光電能量轉(zhuǎn)換，即便也需要一些電信號(hào)的介入，均稱(chēng)為光無(wú)源器件。光無(wú)源器件有多種分類(lèi)方法，目前最常用的是按功能分類(lèi)。按照器件在光纖傳輸路上所發(fā)揮的功能可分為光隔離器、光纖連接器、光合/分路器光耦合器、光開(kāi)關(guān)、光衰減器以及光極化控制器、光環(huán)形器、濾波器等。本章主要介紹目前常用的光無(wú)源器件的結(jié)構(gòu)、工作原理及特性參數(shù)。2014-7-143§4.1光纖連接器光纖連接器可分為：固定連接器、活動(dòng)連接器、多模光纖連接器、單模光纖連接器等。光纖連接器的結(jié)構(gòu)與種類(lèi)固定連接器又稱(chēng)為固定接頭或接線子，是使一對(duì)或幾對(duì)光纖之間形成永久性的連接，不一定要求重復(fù)使用，但要求損耗低，后向反射光小，操作簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定。制作固定接頭的方法有熔接法、V形槽法、毛細(xì)管法、套管法等，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，都能制作出滿(mǎn)足工程需要的固定接頭。我國(guó)光纖干線中，熔接法用得最多。2014-7-144§4.1光纖連接器活動(dòng)連接器定義：光纖(纜)活動(dòng)連接器是實(shí)現(xiàn)光纖(纜)之間活動(dòng)連接的光無(wú)源器件，它還具有將光纖(纜)與其他無(wú)源器件、光纖(纜)與系統(tǒng)和儀表進(jìn)行活動(dòng)連接的功能。是光纖應(yīng)用領(lǐng)域中不可缺少的、應(yīng)用最廣光無(wú)源器件之一。(1)套管結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工技術(shù)能夠達(dá)到要求的精度，因而得到廣泛應(yīng)用。FC、SC、D4等型號(hào)的連接器均采用這種結(jié)構(gòu)。2014-7-145§4.1光纖連接器(2)雙錐結(jié)構(gòu)利用錐面定位，此結(jié)構(gòu)由AT&T創(chuàng)立和采用。(3)V形槽結(jié)構(gòu)將兩個(gè)插針?lè)湃隫形槽基座中，再用蓋板將插針壓緊，利用對(duì)準(zhǔn)原理使纖芯對(duì)準(zhǔn)，精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)量多。2014-7-146§4.1光纖連接器(4)球面定心結(jié)構(gòu)兩根插針插入基座，球面與錐面接合將纖芯對(duì)準(zhǔn)，并保證纖芯之間的間距控制在要求的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)巧妙，但零件形狀復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大。(5)透鏡耦合結(jié)構(gòu)又稱(chēng)遠(yuǎn)場(chǎng)耦合，結(jié)構(gòu)分球透耦合結(jié)構(gòu)和自聚焦透鏡耦合結(jié)構(gòu)兩種，降低了加工的精度要求，容易實(shí)現(xiàn)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、元件多、損耗大。2014-7-147§4.1光纖連接器光纖連接器特性參數(shù)評(píng)價(jià)一個(gè)光纖連接器的主要性能指標(biāo)有4個(gè)，即插入損耗、回波損耗、重復(fù)性和互換性。插入損耗是指光纖中的光信號(hào)通過(guò)活動(dòng)連接器后，其輸出光功率相對(duì)輸入光功率的比率的分貝數(shù)，表達(dá)式為：式中：為連接器插入損耗；為輸入端的光功率；為輸出端光功率。對(duì)于多模光纖連接器來(lái)講，注入的光功率應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)穩(wěn)模器，濾去高次模，使光纖中的模式為穩(wěn)態(tài)分布，這樣才能準(zhǔn)確地衡量連接器的插入損耗。2014-7-148§4.1光纖連接器插入損耗的補(bǔ)充：造成損耗的原因(1)橫向錯(cuò)位對(duì)于多模階躍折射率光纖來(lái)說(shuō)，假定纖心橫截面內(nèi)光功率均勻分布，纖心的橫向?qū)?zhǔn)差錯(cuò)損耗僅由發(fā)射光纖和接收光纖纖心的不重疊部分決定，如下圖所示：耦合效率是重疊面積(陰影部分)與纖心面積的比值，可以計(jì)算出耦合效率為：

式中，反余弦函數(shù)的單位是弧度。相應(yīng)的以分貝為單位計(jì)算的損耗為：2014-7-149§4.1光纖連接器(1)橫向錯(cuò)位SI(階躍型)單模光纖和拋物線折射率單模光纖的連接損耗為：式中，是光斑尺寸，計(jì)算公式為：例題：對(duì)于多模階躍折射率光纖來(lái)說(shuō)，假設(shè)纖心直徑均為50微米，要求耦合損耗小于1dB，試問(wèn)允許的軸向位移是多少？并重復(fù)計(jì)算耦合損耗為0.5dB和0.1dB的情況。例題：某一單模玻璃光纖，，，相對(duì)橫向偏移值從0到5um，工作波長(zhǎng)為1.3um和1.55um，繪出損耗與偏移之間的曲線。，1.2<V<2.42014-7-1410§4.1光纖連接器(2)角度錯(cuò)位對(duì)于多模階躍折射率光纖來(lái)說(shuō)，耦合效率為：是兩根光纖端面之間形成的楔形縫隙內(nèi)填充材料的折射率，是錯(cuò)位的角度，單位為弧度，由此產(chǎn)生的耦合損耗為：對(duì)于單模光纖來(lái)說(shuō)，耦合損耗為：

式中，單位是弧度，是高斯光斑尺寸，是包層材料的折射率。

例題：某SI光纖(階躍型光纖)，，，歸一化頻率為2.4。計(jì)算該光纖的纖心半徑、數(shù)值孔徑和0.8um波長(zhǎng)處的光斑尺寸(單模光纖)。

角度錯(cuò)位結(jié)論：數(shù)值孔徑越大，角度錯(cuò)位對(duì)耦合效率、損耗的影響越??；數(shù)值孔徑越大，耦合損耗隨錯(cuò)位角度的增加越慢。

2014-7-1411§4.1光纖連接器(3)端面分離a)多模階躍光纖的端面間隙產(chǎn)生的損耗在光纖纖心截面內(nèi)功率均勻分布的前提下，由小的端面間隙導(dǎo)致的損耗為：，式中，是匹配液的折射率，在沒(méi)有匹配液的情況下，。b)單模光纖的端面間隙產(chǎn)生的損耗:式中：c)總結(jié)：對(duì)于單?；蚨嗄９饫w來(lái)說(shuō)，端面分離間隙并不是關(guān)鍵的損耗因素，而橫向?qū)?zhǔn)差錯(cuò)是最嚴(yán)重的損耗因素。

2014-7-1412§4.1光纖連接器(4)光纖端面不平滑粗糙的光纖端面產(chǎn)生散射，將導(dǎo)致比較顯著的損耗。如果光纖端面不平行，會(huì)使光纖端面與光纖軸線不垂直，這種情形也會(huì)導(dǎo)致連接損耗的增加。用匹配液填充凹凸不平的端面并消除傾斜造成的間隙，有助于解決這一問(wèn)題。若要求非常低的連接損耗，光纖端面必須是平滑且平行的。(5)不同光纖之間的連接（直徑差異，數(shù)值孔徑差異，類(lèi)型差異）將有不同數(shù)值孔徑或纖心直徑的光纖相互連接是經(jīng)常會(huì)遇到的事情，同樣結(jié)構(gòu)的光纖的纖心直徑也可能會(huì)有差異。假設(shè)光從纖心半徑為的光纖傳送到纖心半徑為的光纖。如果，則損耗為：(階躍、漸變光纖都成立)，如果接收光纖比發(fā)射光纖粗一些，則沒(méi)有損耗。2014-7-1413§4.1光纖連接器光線從具有較高數(shù)值孔徑的光纖傳輸?shù)捷^低數(shù)值孔徑的光纖，一些發(fā)射光線將落在接收光纖接收角之外，如果，則連接損耗為：

(多模階躍和漸變光纖都有效)如果接收光纖的數(shù)值孔徑比發(fā)射光纖的數(shù)值孔徑大，則沒(méi)有損耗。(5)不同光纖之間的連接（續(xù)）不同光纖之間的連接結(jié)論：光功率從SI光纖傳輸?shù)綊佄锞€折射率的GRIN光纖，如果兩者的軸心有相同的數(shù)值孔徑且纖心半徑相等，則連接損耗為3dB。光功率從GRIN光纖傳輸?shù)絊I光纖則沒(méi)有損耗。

（SI：Step-indexfiberGRIN：Graded-indexfiber漸變折射率光纖）2014-7-1414§4.1光纖連接器回波損耗又稱(chēng)后向反射損耗，是指光纖連接處，后向反射光對(duì)輸入光的功率比率的分貝數(shù)，表達(dá)式為：式中，表示回波損耗；表示輸入光功率；表示后向反射光功率。回波損耗愈大愈好，以減少反射光對(duì)光源和系統(tǒng)的影響。重復(fù)性和互換性重復(fù)性是指光纖(纜)活動(dòng)連接器多次插拔后插入損耗的變化，用dB表示?；Q性是指連接器各部件互換時(shí)插入損耗的變化，用dB表示。這兩項(xiàng)指標(biāo)可以考核連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝的合理性，也是表明連接器實(shí)用化的重要標(biāo)志。2014-7-1415§4.2光纖耦合器光纖耦合器概述定義簡(jiǎn)稱(chēng)耦合器，是將光信號(hào)進(jìn)行分路或合路、插入、分配的一種器件。簡(jiǎn)單地講，光耦合器就是一類(lèi)能使傳輸中的光信號(hào)在特殊結(jié)構(gòu)耦合區(qū)發(fā)生耦合，并進(jìn)行再分配的器件。分類(lèi)：光纖耦合器目前已形成一個(gè)多功能、多用途的系列產(chǎn)品。從功率上看：分為功率分配器和光波長(zhǎng)(合/分波)耦合器；從端口形式上劃分：分為X形(2x2)耦合器、Y形(1x2)耦合器、星形(NxNN>2)耦合器、樹(shù)形(1xN，N>2)耦合器；從工作帶寬的角度劃分：分為單工作窗口的窄帶耦合器或標(biāo)準(zhǔn)耦合器(StandardCoupler，SC)、單工作窗口的寬帶耦合器、雙工作窗口的寬帶耦合器；從傳導(dǎo)模式劃分：分為多模耦合器和單模耦合器。2014-7-1416§4.2光纖耦合器2014-7-1417§4.2光纖耦合器光纖耦合器的結(jié)構(gòu)與原理制作方法分立光學(xué)元件組合型、全光纖型、平面波導(dǎo)型。其中屬于全光纖型的光纖熔融拉錐法因?yàn)榫哂懈鞣N優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前光耦合器的主要制作方法。熔融拉錐法將兩根(或兩根以上)除去涂覆層的光纖以一定的方式靠攏，在高溫加熱下熔融，同時(shí)向兩側(cè)拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)傳輸光功率耦合的一種方法。2014-7-1418§4.2光纖耦合器2014-7-1419§4.2光纖耦合器熔融拉錐法的工作原理入射光功率在雙錐體結(jié)構(gòu)的耦合區(qū)發(fā)生功率再分配,一部分光功率從“直通臂”繼續(xù)傳輸，另一部分則由“耦合臂”傳到另一光路。單模耦合器和多模耦合器具有完全不同的耦合機(jī)理。(1)熔融拉錐型單模光纖耦合器光纖歸一化頻率先減小，然后增加包層為芯，空氣為包層構(gòu)成新波導(dǎo)光功率以特定比例“捕獲”。2014-7-1420§4.2光纖耦合床器(2)熔融拉帖錐型多蜘模光纖襖耦合器較高階朝模式被歇捕獲，笛獲得耦夕合光功迷率；低柜階模不渾參與耦攜合，只販能從直霜通臂輸糕出；改何進(jìn)后的誰(shuí)工藝保壩證了直步通臂和濫耦合臂荒的輸出奴模式一擾致。光纖耦酒合器的卵特性參華數(shù)特性參每數(shù)光纖耦仔合器除館了具有耕光無(wú)源泄器件的面一般技主術(shù)術(shù)語(yǔ)桿外，還結(jié)有一些我體現(xiàn)自招身特點(diǎn)的親技術(shù)術(shù)視語(yǔ)：插入損尼耗，附裙加損耗否，分光旱比，方課向性，村均勻性立，偏振病光損耗而，隔離葬度201具4-7秀-1421§4.迷2光纖耦合板器(1)插入損焦耗定義為指膜定輸出端萍口的光功蛙率相對(duì)全赤部輸入光玩功率的減爽小值。該港值通常以分貝義表示，驢數(shù)學(xué)表雜達(dá)式為鉤：其中，ILi是第i個(gè)輸出端喘口的插入塊損耗；巖是第i個(gè)輸出拋端口測(cè)善到的光純功率值；笛是悅輸入端的攔光功率值鳴。(2)分光比是光耦憑合器所損特有的市技術(shù)術(shù)擇語(yǔ)，定相義為耦挺合器各來(lái)輸出端帆口的輸坦出功率離相對(duì)輸出總微功率的百苦分比，在假具體應(yīng)用辛中常用數(shù)愈字表達(dá)式淚表示為：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)X形耦合疼器，1:1或50:難50代表了棋同樣的闊分光比喊，即輸俯出為均裳分的器件叉。201浪4-7像-1422§4.近2光纖耦拌合器(3)附加已損耗定義為所有輸?shù)醭龆丝趨挼墓夤雎士偤蛪ο鄬?duì)于舌全部輸央入光功悔率的減尿小值。該值以槽分貝表示尤的數(shù)學(xué)表葛達(dá)式為：應(yīng)特別甲指出的謎是，光礎(chǔ)纖耦合已器的附加損甚耗是體現(xiàn)期器件制驅(qū)造工藝緒質(zhì)量的解指標(biāo)，反喉映的是拴器件制屢作過(guò)程駁帶來(lái)的虜固有損模耗；而注插入損鴨耗則表晶示的是籍各個(gè)輸出扯端口的裕輸出功密率狀況鈴，不僅腔有固有臉損耗的捷因素，閃而且也捆有分光循比的影響。塌因此，不煉同類(lèi)型的熊光纖耦合械器之間，喪插入損耗軋的差異，績(jī)并不能反映器銳件制作姥質(zhì)量的傲優(yōu)劣。2014軌-7-1由423§4.孫2光纖耦合籠器(4)方向性也是光耦臥合器所特有的一個(gè)宋技術(shù)術(shù)懷語(yǔ)，它肯是衡量屋器件定向傳輸推性的參數(shù)以標(biāo)準(zhǔn)X形耦合弱器為例泳，方向巧性定義類(lèi)為在耦殼合器正漆常工作判時(shí)，輸性入端非伐注入光端口斧的輸出眨光功率偵與總注眼入光功聞率的比冤值，以歉分貝為順單位的梨數(shù)學(xué)表衛(wèi)達(dá)式為：式中：Pin1代表總注鵝入光功率帽；Pin2代表輸泊入端非厘注入光吼端口的午輸出光雀功率。(5)偏振相關(guān)唐損耗是衡量器綁件性能對(duì)涼于傳輸光按信號(hào)的偏殖振態(tài)的敏均感程度的辮參量。它非是指當(dāng)傳膠輸光信號(hào)牛的偏振態(tài)菠發(fā)生360o變化時(shí)辯，器件傭各輸出聾端口插臣入損耗蘆的最大雪變化量奸，實(shí)際靜應(yīng)用時(shí)怨，光信陷號(hào)的偏填振態(tài)經(jīng)諒常發(fā)生緩變化，育因此為鐘了不影丹響器件芹的使用軌效果，滑往往要口求器件初有足夠就小的偏數(shù)振損耗掉。2014奸-7-1疤424§4.2光纖耦漢合器(6)返回?fù)p院耗輸入端口摔的反射功狗率與輸入劫總功率的昆比值：以2×2的X形耦合圍器為例柴，說(shuō)明栗它的各娘參數(shù)。2014確-7-1丙425§4.3波分復(fù)用/解復(fù)用香器波分復(fù)用/解復(fù)用器殖概述光波分僅復(fù)用器欲是對(duì)光蔽波波長(zhǎng)進(jìn)行分離與斷合成的光無(wú)源器件。具遵有廣闊的解應(yīng)用前景悠。對(duì)波分羽復(fù)用器恨與解復(fù)津用器共嫂同的要餐求是：復(fù)用信道數(shù)量劉要足夠多高、插入損什耗小、串做音衰減大匪和通帶范儀圍寬。波分復(fù)找用器與抽波分解崖復(fù)用器笨的不同史點(diǎn)在于：復(fù)用器的插入損耗悶一般比較下大。解復(fù)用器釋要求如下：給定銷(xiāo)工作波禁長(zhǎng)應(yīng)具貪有最低嗽的插入魄損耗；表其他端常口對(duì)該蠶光信號(hào)謊應(yīng)具有本理想隔王離；201務(wù)4-7久-1426§4.3波分復(fù)與用/解復(fù)用慮器波分復(fù)桑用/解復(fù)用器月的原理與涌分類(lèi)光復(fù)用器串和解復(fù)用拉器可分為波長(zhǎng)選擇治性和非波長(zhǎng)選稍擇性?xún)煞N，如原下圖所示惕，下面只介哄紹廣泛應(yīng)沉用的光波壤分復(fù)用系忘統(tǒng)的器件楚制造方法皇和原理。2014鉛-7-1機(jī)427§4.3波分復(fù)聽(tīng)用/解復(fù)用器1.光柵型是近年驅(qū)發(fā)展起罵來(lái)的，夸常用來(lái)飼制作波盯分復(fù)用眨器的主要分件光元件。原理見(jiàn)：入射攜光射到琴光柵表害面，不同波挖長(zhǎng)的衍射角不同，就屯可以使不剝同的光送殘到不同的曲光纖中去婆。器件更疤緊湊、小立巧，具有違良好的溫掙度特性，比可滿(mǎn)足工叼程需要。201層4-7餅-1428§4.3波分復(fù)用/解復(fù)用器2.波導(dǎo)陣慣列光柵值型下圖是獅一種波薯導(dǎo)陣列氏光柵型效波分復(fù)境用器件嘴，它由輸入、輸出波導(dǎo)、空間耦合腐器和波導(dǎo)陣列尸光柵構(gòu)成。原理：空蜻間耦合器塌的作用是灶將各種波藥長(zhǎng)的輸入婦信號(hào)，通邁過(guò)空間耦掃合器進(jìn)入翻陣列波導(dǎo)補(bǔ)輸入端，犧由于陣列蔬波導(dǎo)是由蛾若干條其卵光程差為表的波導(dǎo)構(gòu)成，預(yù)根據(jù)衍射喝理論，在恩波導(dǎo)陣列銹光柵輸出忍端，按波濟(jì)長(zhǎng)長(zhǎng)短順叛序排列輸恭出，并通私過(guò)空間耦登合器傳輸奏到相應(yīng)的妨輸出波導(dǎo)且端口，達(dá)迷到分波的薦目的。2014罪-7-1吸429§4.3波分復(fù)用/解復(fù)用器3.光纖光誦柵是利用寧光纖制啄造中的缺陷，用紫燈外光照跡射，使浸得光纖替纖芯折濾射率分鋪布呈周期性變辟化，在滿(mǎn)足布模拉格光喜柵條件的波長(zhǎng)上全反射，而其余波長(zhǎng)通過(guò)的是一艷種全光纖陷喊波濾波器。光纖刻布拉格過(guò)光柵制尚作方法仗一般分續(xù)為干涉蓬法相位神掩膜板尖法及逐甜點(diǎn)寫(xiě)入踢法。2014于-7-1授430§4.聰3波分復(fù)用/解復(fù)用器波分復(fù)貢用/解復(fù)用驗(yàn)器的特叼性1.中心波幣長(zhǎng)(或通帶)是由設(shè)計(jì)沉、制造者謹(jǐn)根據(jù)相應(yīng)殘的國(guó)際標(biāo)耽準(zhǔn)、國(guó)家產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嵨鸽H應(yīng)用要浮求選定的旋。密集型瓶波分復(fù)用披器ITU-獄T規(guī)定在1550叉nm區(qū)域，155呢2.5捏2nm為標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)波長(zhǎng)。其他卸波長(zhǎng)規(guī)定刑間隔100G評(píng)(0.8線nm)，50G(泊0.4n善m)等，或各取其整紀(jì)數(shù)倍作阿復(fù)用波峰長(zhǎng)。2.中心波長(zhǎng)儲(chǔ)工作范圍對(duì)于每恢一工作史通道，辯器件必戴須給出頃一個(gè)適澡應(yīng)于光澡源譜寬尊的范圍壞。該參闊數(shù)限擊定了我白們所選倦用的光膊源(LED或LD)的譜寬寬畏度及中心睬波長(zhǎng)位置拆。它以1.0n令m表示或者剃是以平均鋼信道之間儀間隔的10%表示。201唇4-7晶-1431§4.礙3波分復(fù)用/解復(fù)用器3.中心波翅長(zhǎng)對(duì)應(yīng)組的最小駐插入損容耗：式中：議代常表波長(zhǎng)旗為纖的生光束在向輸出端還的光功涼率；級(jí)代表零波長(zhǎng)為鉆的光束級(jí)在輸入端合萌路信號(hào)中勁的光功率損。該參數(shù)是競(jìng)衡量解復(fù)偽用器的一遼項(xiàng)重要指撞標(biāo)，越小趕越好，可砌以用輸入食端到N個(gè)輸出端惰的各信道德的波長(zhǎng)——插入損姿耗關(guān)系斥曲線來(lái)塊表達(dá)。敢以小于目“X“d疑B表示。2014伐-7-1悔432§4.3波分復(fù)用/解復(fù)用聯(lián)器4.相鄰信道掘之間串音青耦合最大叢值式中：映代表繳波長(zhǎng)為薯的光束在膏輸出端串林?jǐn)_到榆的般輸出端口橫處的光功株率；代表波稻長(zhǎng)為允的光乳束在輸合入端口紹處的光裕功率。該參數(shù)是竹衡量解復(fù)鍵用器的另鵝一項(xiàng)重要假指標(biāo)。數(shù)便字通信中確一般大于30d投B，模擬通羊信中則應(yīng)黑大于50d雅B。以大于端”Y”dB表示。5.偏振相關(guān)販損耗偏振相黎關(guān)損耗克是指光搖信號(hào)以可不同的公偏振狀躲態(tài)輸入底時(shí)(如線偏叢振、圓底偏振、浩橢圓偏更振)，對(duì)應(yīng)輸涉出端口插財(cái)入損耗最執(zhí)大變化量把。2014禍-7-1唯433§4.3波分復(fù)貨用/解復(fù)用器201爆4-7羽-1434§4.3波分復(fù)用/解復(fù)用器201筆4-7慈-1435§4.姻3波分復(fù)用/解復(fù)用器201伐4-7螺-1436§4.界4光開(kāi)關(guān)光開(kāi)關(guān)概謝述是光纖域通信系左統(tǒng)重要搬的光器關(guān)件，隨準(zhǔn)著光纖壟通信技夜術(shù)的發(fā)曉展，特慕別是數(shù)創(chuàng)據(jù)通信和額密集波齡分復(fù)用(DW菌DM)系統(tǒng)的應(yīng)箱用，復(fù)雜語(yǔ)的網(wǎng)絡(luò)拓哥撲對(duì)可靠北、靈活的網(wǎng)服管產(chǎn)生唱了強(qiáng)烈糟的需求損。DWDM城域網(wǎng)和疫接入網(wǎng)應(yīng)姓用對(duì)具有還插/分和交換功誘能的光半開(kāi)關(guān)的礦需求更把加迫切藝。光開(kāi)關(guān)的滲主要任務(wù)振是切換光學(xué)路，下圖是1X2光開(kāi)關(guān)切侄換光路的謙示意圖。2014僑-7-1岔437§4.跪4光開(kāi)關(guān)光開(kāi)關(guān)的外種類(lèi)光開(kāi)關(guān)垃根據(jù)驅(qū)緊動(dòng)方式喊可分為機(jī)械式銷(xiāo)光開(kāi)關(guān)和非機(jī)械式亞光開(kāi)關(guān)，根據(jù)工作暢原理可分言為機(jī)械式光淚開(kāi)關(guān)、液晶光開(kāi)偶關(guān)、電光式光長(zhǎng)開(kāi)關(guān)和熱光式光開(kāi)關(guān)系統(tǒng)對(duì)警光開(kāi)關(guān)槍的要求傍歸納為滔：小的串音爆、小的消懶光比、低伶的插入損娘耗、小的封驅(qū)動(dòng)電流(或電流)、無(wú)極胸化依賴(lài)性、承與光纖有堤高的耦合她效率、緊緣瑞湊的器件岔尺寸、根遺據(jù)需求而慕定的開(kāi)關(guān)速度和勻頻率帶坐寬。2014同-7-1臨438§4.4光開(kāi)關(guān)光開(kāi)關(guān)但的特性綁參數(shù)1.插入損商耗是指輸探入與輸悄出端口翼之間光根功率的擾減少，黎以分貝絕來(lái)表示烘：式中：赤為進(jìn)襖入輸入端孟的光功率紅；為醋輸出端接土收的光功況率2.隔離度是指兩渣個(gè)相隔睬離輸出朝端口光英功率的泊比值，毅以分貝麻來(lái)表示仿：式中：芳為私開(kāi)關(guān)的普兩個(gè)隔哄離端口(n≠m)；Pin是光從i端口輸胃入時(shí)n端口的輸出功兇率，Pi是輸入端蓋口i的光功柔率。輸入端致口為i，輸出端下口為m，n輸入端口i與m端口接獎(jiǎng)通（CT,柳cro性sst神alk）2014疲-7-1石439§4.較4光開(kāi)關(guān)3.回波損亭耗也稱(chēng)反射劉損耗或反稍射率，是絕指從輸入洋端返回的劍光功率與需輸入光功賄率的比值，以扒分貝表布示：式中：億為進(jìn)入夠輸入端押的光功辮率；翁為默輸入端長(zhǎng)口接收登到的返儉回光功開(kāi)率。4.遠(yuǎn)端串拾擾是指光匠開(kāi)關(guān)的但接通端互口的輸篩出光功五率與串唉入另一釋端口的射輸出光貝功率的甚比值。表咱達(dá)式為殊：2014泥-7-1坦440§4.框4光開(kāi)關(guān)5.遠(yuǎn)端串塔擾是指當(dāng)其象他端口接羅終端匹配君，連接的昏端口與另娛一個(gè)名義幸上是隔離屈的端口的光功率舌之比。6.消光比是兩個(gè)端點(diǎn)口處于導(dǎo)拖通和非導(dǎo)急通狀態(tài)的輩插入損耗許之差。式中：忽為n，m端口導(dǎo)委通時(shí)的疼插入損冰耗；存為兩個(gè)遷端口非追導(dǎo)通時(shí)瀉的插入需損耗。7.開(kāi)關(guān)時(shí)間是指開(kāi)海關(guān)端口爛從某一霸初始狀栗態(tài)轉(zhuǎn)為獎(jiǎng)通或斷底所需的竭時(shí)間，買(mǎi)開(kāi)關(guān)時(shí)燦間從開(kāi)而關(guān)上施這加或撤陜?nèi)マD(zhuǎn)換藏能量的宵時(shí)刻算罷起。201求4-7趴-1441§4.粗5光隔離器仰及光環(huán)行要器光隔離器閥的定義及羊原理互易器榨件：允許雙存向光通行露，即輸入屢光與輸出港光可以互闊換的無(wú)源舅器件。光隔離器：是一駝種光單繼向傳輸葵的非互尤易性器要件，即翅光的單低向器。光隔離絨器的用候途：主要幼用在激拉光器或器光放大拳器的后討面，以酸防止來(lái)閘自連接器、熔滴接點(diǎn)、彩濾波器盲等的反銀射光影檔響激光愉器或放甲大器的色穩(wěn)定性柳。法拉第旋抓轉(zhuǎn)器：用旋光材巖料制成法百拉第旋轉(zhuǎn)組器，是通股過(guò)它的光弄的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)一光定角度巾，且旋溜轉(zhuǎn)方向款與光傳崗播方向轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)。光隔離蜂器的工勿作原理：是基于法蠟拉第旋轉(zhuǎn)訪的非互易墊性。光隔離器辛的組成：起偏器、檢偏器、法拉第旋桶轉(zhuǎn)器三部分。各部分作掘用：起偏器焦允許垂竿直偏振殃光順利鄉(xiāng)豐通過(guò)；榮檢偏器痰允許45o方向上的偏振光順濾利通過(guò)；責(zé)法拉第旋游轉(zhuǎn)器使通所過(guò)它的光剪的偏振方響向順時(shí)針跟旋轉(zhuǎn)45o單模光纖櫻隔離器的償特點(diǎn)：是隔離僻器的工縣作與入捉射光的稱(chēng)偏振態(tài)怪有關(guān)，繩即必須是垂?jié)娭逼耧?。單模光纖美隔離器的探組成201彈4-7歐-1442§4.螞5光隔離器歌及光環(huán)行撞器光隔離器易的工作過(guò)執(zhí)程當(dāng)入射批光從左堅(jiān)向右傳牙輸時(shí)，越由于單匹模光纖狡傳輸光席的偏振欺態(tài)與起配偏器的洞透振方向一希致，故入爭(zhēng)射光無(wú)損奏地通過(guò)起療偏器。由枝于法拉第和旋轉(zhuǎn)器的抵作用，使光的慨偏振態(tài)然旋轉(zhuǎn)到45o方向上，擴(kuò)由于檢偏罷器的透振饒方向也在45o方向上，于技是經(jīng)過(guò)娘法拉第御旋轉(zhuǎn)器申旋轉(zhuǎn)45o后的光能唯順利通過(guò)旨檢偏器，才這樣，正向傳輸膀入射光跳無(wú)損地蓮?fù)ㄟ^(guò)隔圈離器。當(dāng)反響射波向評(píng)反方向撫傳輸時(shí)務(wù)，由于眼檢偏器的透振潮方向?yàn)?5o，只允許45o方向的偏喝振光通過(guò)倍檢偏器，杏其余偏振簽態(tài)的光全部拼被檢偏器罵阻止。通吸過(guò)檢偏器砍的光被法孫拉第旋轉(zhuǎn)宰器再旋轉(zhuǎn)45o，便成為水地平偏振英光，該謊偏振態(tài)縫光被起域偏器阻令止，這樣就阻祥止了反方?jīng)Q向光的傳輸。201貨4-7煌-1443§4.暢5光隔離器瞎及光環(huán)行搬器單模光纖遮隔離器的冒工作原理2014秤-7-1咐444§4.5光隔離器峰及光環(huán)行激器實(shí)用躍型光隔離器地的結(jié)構(gòu)下圖是抵一個(gè)實(shí)出用型的限光隔離治器。它狗是由兩先個(gè)空間忘分離偏疤振器、責(zé)法拉第縱旋轉(zhuǎn)器和味一個(gè)半猜波片組死成?？臻g分離題偏振器(SW朋P)：讓垂直榆分量直屯線通過(guò)事，而水渠平分量敢偏折通嗽過(guò)，且披偏折方辟向和光杰傳輸方立向無(wú)關(guān)萍。其作情用是將緣瑞入射的重任意偏魄振態(tài)的門(mén)光分解瓶為水平位和垂直關(guān)的兩個(gè)昌正交偏樓振分量斬，或者伯水平和喬垂直的右兩個(gè)正怎交偏振票分量合量成某一衣偏振光悲。法拉第旋孟轉(zhuǎn)器：能使通過(guò)廈它的光的勸偏振方向途順時(shí)針旋份轉(zhuǎn)45o。半波片：可以產(chǎn)把光的瓶偏振態(tài)協(xié)旋轉(zhuǎn)45o，將從之左