文档介绍：实现光信号连接
第十章 常用光无源器件
光 纤 连 接 器
光纤耦合器
光 开 关
光 纤 连 接 器
光纤连接器的结构与种类
光纤(缆)活动连接器是实
1310
RPTR
TX
TX
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
TX
TX
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
TX
TX
增加容量：时分复用、空分复用
TX
EDFA
EDFA
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
TX
D
W
D
M
D
W
D
M
120 km
120 km
120 km
图
(a)定向耦合器； (b) 8×8星形耦合器； (c) 由12个2×2耦合器组成的8×8星形耦合器
1、光纤型
1，2
2
1
直通臂
耦合臂
1 2
P
0
P1 P2
熔锥光纤型波分复用器结构和特性
1 2
1
2
1
2
1
2
1 2
1 2
1 2
1 2
公共臂
2×2 的光纤耦合器
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。
耦合光功率
耦合光功率P2跟以下参数有关：
拉伸区长度2L+W
拉伸区内逐渐变小的光纤半径r
耦合区中两根光纤的半径差Dr
总拉伸长度
光约束在
纤芯中传播
光纤半径减小
V明显减小
部分光在
纤芯外传播
发生耦合
P3
P1
P2
P0
光输入
后向反(散)射光
直通功率
耦合功率
火焰宽度决定
拉伸时决定
2×2光纤耦合器内的光功率分布
假设耦合器无损耗
两根光纤交替成为
驱动光纤
k 是耦合系数
50 : 50
被驱动光纤与驱动光纤相位相差90 度
例 2×2双锥形光纤耦合器的输入光功率为P0 = 200 mW，另
外三个端口的输出功率分别为P1 = 90 mW， P2 = 85 mW，P3
= nW，可以求得为：
光纤耦合器的散射矩阵表示法
假设器件无损耗
其中S为散射矩阵，
sij = |sij|exp(jfij)为耦合系数
e 为光功率从端口1到端口2的耦合比例
例
设e = ，那么输出场Eout,1和Eout,2可以从输入场Ein,1和Ein,2
得到，此时的散射矩阵可以写成
令Ein,2 = 0，则有
那么可以得到两个端口的输出功率为
和
N×N 星型耦合器
多根光纤一起熔融技术难度大，主要是众多光纤之间的耦合响应控制比较困难，因此难以制作大规模的光耦合器
级联的办法构造大规模光耦合器
由12个2×2耦合器组成的8×8星形耦合器
构成一个N×N耦合器所需3 dB耦合器的数量：
一个N×N星形耦合器附加损耗：
级联光耦合器的损耗
其中FT (0~1) 为通过每个3 dB耦合器的输出功率与输入功率比
图
(a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 滤光式解复用器； (d) 光栅式解复用器
2、微器件型 用自聚焦透镜和分光片(光部分透射， 部分反射)、滤光片(一个波长的光透射，另一个波长的光反射)或光栅(不同波长的光有不同反射方向)等微光学器件构成，。
衍射光栅型波分复用器结构示意图
光 纤
透 镜
光 栅
1
2
3
1
2
3
1+ 2+ 3
1+ 2+ 3
1+ 2+ 3
1
2
3
采用棒透镜的光栅型WDM
光 纤
棒 透 镜
光 栅
1+ 2+ 3
1
2
3
1+ 2+ 3
1
2
3
光栅
光栅是材料中的一个周期性结