摘要：本文主要是对光纤通信中所使用的无源器件，例如各类连接器，定向耦合器，光开关，光衰减器，光隔离器，对其在结构，功能，特性上做简单的介绍。 关键词：光纤通信技术 光无源器件
近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的接人网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。光电子技术的迅速发展，已渗入到信息技术领域的各个方面，如超大容量信息流传输；多媒体宽带综合服务的信息交换互连网络；高密度信息量存储；信息的超快实时处理；信息的获取读出和显示等。
要构建一个完整光纤广播传输系统，除了需要高质量的光纤以外，还需要多种有源光器件和无源光器件。特别是无源光器件，这些不用电源的无源光器件，对光纤广播传输系统的构成，功能的扩展或性能的提高是不可缺少的，它是构成光纤传输系统的重要部分。
从结构上来讲，光无源器件主要分为体块型、全光纤型和导波型。
体块型：是用分立元件组成的，也称为分立元件型。如：在玻璃片上镀吸收材料制成光衰减器；在玻璃片两面镀高反射膜制成光滤波器；用闪耀光栅制成光波分复用起重安装/解复用器；等等。
全光纤型：由光纤做成，如直接耦合式光纤连接器、光纤方向耦合器、星型耦合器、光纤滤波器等。制作中用到光纤的切割、熔融、拉伸，光纤端面的研磨、抛光、镀膜等工艺。在这类元件中需要用一些金属或介质材料，但那仅是作为结构或封装零件而不介入光路。
光波导型：用平面或带状介质光波导构成，多用钛（Ti）扩散的铌酸锂（LiNbO3）波导。光波导的不同形式：(a)直波导；(b)S型弯曲；©Y型分支；(d)M-Z干涉型；无线投票系统(e)定向耦合型；(f)X型分支。
1 光纤连接器
光纤连接器又称光纤活动连接器— — 俗称活接头。它是广播传输系统中使用最多的器件。
主要作用是将需要连接起来的单根或多根光纤芯端面相互对准、贴紧、并能够多次使用。
1．1 光纤连接器的类型
光纤连接器按传输媒介的不同可分为单模光纤连接器和多模光纤连接器；按结构的不同可分为FC、SCHDPE多孔加筋缠绕波纹管、ST、MU、LC、MT等各种形式；按连接器的插针端面形式可分为FC、PC(UPC)和APC；按光纤芯数可分为单芯、多芯。对接耦合式（近场型）和透镜耦合式（远场型）。
1．2 光纤连接器的结构及原理
(1)结构：光纤连接是由两个配合插头(插针体)和一个耦合管(珐琅盘)三部分组成。两个插头装进两根光纤尾端，耦合管起对准套管的作用。
(2)原理：通过光纤连接器，将光纤穿入并固定在插针中，在耦合管中实现对准。插针的外组件采用金属或非金属的材料制作。插针的对接端必须进行研磨处理，另一端通常采用弯曲限制构件来支撑光
纤或光纤软缆以释放应力。耦合管一般是由陶瓷，青铜等材料制成的两个合成的、紧固的圆筒形构件做成的，多配有金属或塑料的珐琅盘，以便于连接器的安装固定。为尽量精确地对准光纤，对插针和耦合
管的加工精度要求很高。
1．3 常见光纤连接器
1．FC型光纤连接器
在光纤广播传输系统中，用的最多的连接器，就是FC型连接器一圆形带螺纹。它的外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。
常用的FC型连接器中，两根光纤分别被固定在毛细管部件的轴心处，前部和毛细管一起被磨平抛光，且与轴线垂直，然后插入套管的孑L内，依靠套筒的高精度圆筒外面与接续插头的开缝套管的内面为基准来实现轴心的对准和两根光纤的紧密接触，保证相连两根光纤具有最小的横向错位和角度倾斜，并利用螺扣来紧固。但要注意使用FC连接器前，接头端面和套筒孔内非常清洁，并要注意对准定位销。
2．LC型连接器
LC型连接器采用操作方便的模块化插孔闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通Fc所用尺寸的一半，为1．25ram，这样可以提高光配线架中光纤连接器的密度。
3．SC型连接器
sc型连接器其外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与Fc型完全相同，其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式，紧固方式采用插拔销闩式，不需要旋转。sc型连接器，价格低廉，插拔操作方便，介入损耗波动小，抗压强度较高，安装密度高。
4．sT型光纤连接器sma天线
sT型光纤连接器其外壳呈圆形，采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与Fc型连接器完全相同，插针的端面多采用头笼PC型或APC型研磨方式，紧固方式为螺丝扣。它适用于各种光纤网络，操作简便，并且具有良好的互换性。
5.透镜耦合式光纤连接器
透镜可分两大类：厚度分布和折射率指数分布。
厚度分布是透镜的厚度随离开光轴的距离而变化的透镜；如球或柱透镜。
折射率指数分布是透镜的折射率指数随离开光轴的距离而变化的透镜；如自聚焦棒透镜。
2．1 可变光衰减器的结构及原理
(1)结构：可变光衰减器是由透镜、步进衰减圆盘、连续可调衰减片组成。其中，光衰减片可调整旋转角度，改变反射光与透射光比例来改变光衰减的大小。可变衰减器带有光纤连接器，通常是分档进行衰减的，改变金属发膜厚度，也可以让衰减量连续变化，衰减范围可达60dB以上，精度达0．1dB。
(2)原理：光纤输入的光经自聚焦透镜变成平行光束，平行光束经过衰减片再送到自聚焦透镜耦合到输出光纤中去，衰减片通常是表面蒸镀了金属吸收膜的玻璃基片，为减小反射光，衰减片与光轴可以
倾斜放置。
2．2 固定光衰减器
同定光衰减器通过吸收一部分光信号，产生衰减作用。它在光线轴线上设置半透明的掺杂化合物即衰减膜，在一定的光带内，光在吸收带内被吸收，产生衰减。同定光衰减器造成的功率衰减值是固定不变的，一般用于调节传输线路中某一区间的损耗。
电热画3 光耦合器
光耦合器又称光定向耦合器，是对光信号实现分路、合路、插人和分配的无源光器件。定向耦合器有多种形态，但最基本的是四端口定向耦合器，它是由两根光纤熔融做成的四端口定向耦合器。除了四端口定向耦合器外，在分配网络中还会用到多端口定向耦合器，其端口数可以是1×Ⅳ，也可以是NXN。一般将l×N耦合器称为树形耦合器，而将N×N耦合器称为星形耦合器。定向耦合器的参数有插入损耗、隔离度、分光比等。
光纤耦合器的技术指标：插入损耗、分光比与隔离度。
插入损耗：P12为输入光功率；P3、P4为输出光功率，插入损耗
L12=10lg[P12/(P3+P4)](dB)
分光比：既为光功率分配比 ξ= P3/ P4
隔离度：既反射信号的大小
I=10lg[(P3+P4)/P12](dB)
4 光隔离器
光隔离器是保证光信号只能正向传输的无源光器件。用以避免光通路中，由于种种原因而产生的反射光再次进入光源，而使光源工作不稳定，影响其性能。
1．光隔离器的组成
光隔离器主要由起偏器、法拉第旋转器和检偏器组成。
(1)起偏器的特点是当入射光进入起偏器时，输出光束变成某一形式的偏振光，起偏器有一个透光轴，当光的偏正方向与透光轴完全一致时，则光全部通过。
(2)法拉第旋转器作用是借助磁光效应，使通过它的光的偏振状态发生一定程度的旋转。
(3)检偏器和起偏器是完全相同的器件，只是起的作用不同，检偏器则用来检测一束光是否是偏振光。
2．光隔离器的基本原理
在光隔离器中，起偏器和检偏器的透光轴成45。。对于正向入射的信号光，通过起偏器后成为线偏振光，法拉第旋磁介质与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45。，并恰好低损耗通过与起偏器成45。放置的检偏器。对于反向光，出检偏器以后线偏振光经过旋转介质时，偏振方向再旋转45。，从而使反向光的偏振方向刚好与起偏器方向正交，阻断了反向光的传输。可见，光隔离器是一种非互易的光器件，它许正方向传播的光通过，却不允许反向传播的光通过。
5 光开关
光开关可以实现光束在时间、空间、波长上的切换，在光网络中有许多应用场合，是光通信、光计算机、光信息处理等光信息系统的关键器件之一。广义上来说．光开关可以分为两个类型：干涉仪型和非干涉仪型。干涉仪型依赖于光路之中的相位关系，通过普克尔(
Pockels)效应或热效应一般就可以达到相位控制。这类器件对环境非常敏感,尤其是对环境温度。它们对控制信号有循环响应，这些控制信号通常需要对光输出进行监视，亦即反馈以维持所要求的状态。方向耦合器就是典型的干涉仪型开关。非干涉仪型可用多种多样的方式制成。它们对偏振、波长、温度和其他影响的敏感性低于干涉仪型器件，要控制这些影响很困难。对于非干涉仪型开关，开关功能的动态范围(或开关比)可以非常高。而干涉仪型开关中的动态范围．则依赖于干涉束的光功率的精确平衡，而且通常精度较低并较难保持。3．1 非干涉仪型开关。
3．1．1 微机械开关
光开关是宽带光纤通讯系统中的重要器件．而基于微机电系统(MEMS)技术加工的二维阵列光开关更是一种很有前景的器件。这种二维阵列光开关在平面上布置有Ⅳ×Ⅳ个微镜．每个微镜具有切入光路f反射)和离开光路两种位置状态。光开关与两组Ⅳ根光纤相连，分别作为入射端和出射端。当微镜(D位于反射位置时，由第i根光纤入射的光束经过微镜反射后由第 根光纤射出，从而实现光路的选择。尽管率先将MEMS光开关商用化的OMM公司在2003年3月因最后获得资金的希望破灭而暂时关闭，2002年Onix倒闭，IMMI
转向以及2001年Xros被Nortel收购， 目前仍有不少机构(包括Dicon、Luncent、Jdsu、Nortel等)在进行MEMS光开关的应用开发。2o01年7月．OMM公司的二维MEMS光开关通过Telcordia(GR一1073一Core)可靠性测试，工作3 800万次无一失效．消除了人们对MEMS技术可靠性的疑虑嘲。
3．1．2 光机型开关
光机型开关通过光束路径的实际位移而路由光线。这些开关有赖于机械驱动，诸如电子继电器、步进电机和压电元件等。光机型开关可提供性能卓越的光学参数，诸如损耗、串扰、散和其他的光谱与偏振相关性等。其他的技术竞争仅仅在尺寸、开关速度和可靠性等问题上。
3. 1．3 液晶光开关
液晶光开关是利用液晶材料的电光效应。偏振光经过未加电压的液晶后，其偏振态将发生90。改变；而经过施加了一定电压的液晶时，其偏振态将保持不变，前后加两正交偏振片实现光路通断。现在已有技术使铁电液晶光开关的切换时间达到l ms以下，其典型插入
损耗也优于l dB。预计液晶光开关在网络自愈保护应用中将大有发展。CIR公司的一份报告指出．液晶光开关的市场在2005年可达1．993亿美元。理论上，液晶光开关的规模可以做得非常大，但在现实中似乎很难实现。Coming公司和ChorumTech公司都宣布已做出40~40端口的液晶光开关。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议