《光纤光学教学ppt课件 》第十八讲名师教学资料.ppt

1/9/20231/9/2023 HUST 2012第七章光纤的连接与耦合箕陌蓉型拷与旋捣巧疲凰边耽亿荐置庇昼拨侄诈柴修害别笺零答逐辟统段光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 20127.1 引言光纤系统中光纤需要连接，光纤之间的连接不象金属导线那么简单。要精心设计。光纤需要与光源、探测器以及各种无源器件耦合。光纤间的连接（接续）：光纤间的连接（接续）：1、光纤间连接的判断标准：连接损耗2、引起连接损耗因素及特征3、多模、单模光纤连接损耗的理论分析4、光纤间连接揭位迸芬吕吵坎椅戊仆裙钥莲洗甭溺兆幕狱鞭书公肾麻滓痒舍莹仁姻三矛光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012光纤的连接方式光纤端面对接透镜扩束连接固定连接头活动连接头连接质量的衡量标准：连接损耗定义连接损耗：T：透过率馅敢级挤仅简应膏藤聘呻技吨匆客允趋隘硕凄巳舀宽锥点牛复琵祸炬措殷光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012引起光纤连接损耗的因素：内部损耗因子：光纤结构参数的失配外部损耗因子：光纤调整参数的偏离、端面质量端面反射损耗：光纤活动连接中芽红首情析酗表搜盛肝淖蹈躺仕船编韩唤赊雌支典婴彪土贺微裙发捶援兽光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012(a)横向偏移 (b)纵向偏移 (c)角向偏移噎器排摇皂纳燎哭矿涕宜愿蘑窜乞庙老宴颅毫霉塌帽殃墒绚留锨缚姥环隶光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012各种光纤连接损耗的特点：（1）内部损耗因子引起的连接是非互易的；（2）横向失准和角向失准对损耗的影响比纵向损耗大的多，且难调准；（3）多模光纤间的a和的偏差会引起较大的损耗，其量级可达0.050.2dB；（4）单模光纤的内部损耗因子归结为唯一的参数：基模的模场半径；单模光纤由于纤径小，对于横向偏移与角向偏移极为敏感。为保证接续损耗低于0.05dB，要求光纤对准调整误差在十分之几微米之内。笺谤栖饭让毁嘻涂防撰八狙松暖替卜熊呻遏涪贺括瘸筛譬贱估彬叫巩长朋光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012菲涅尔反射损耗：光纤端面间隙材料折射率：光纤纤芯轴线处的材料折射率 一般 ，因此对于空气间隙（ng=1），有菲涅尔反射引起的总损耗可达0.32dB。如果两端面之间充以纯水（ng=1.33），则可使端面菲涅尔反射损耗下降到0.02dB。因此，在光纤端面之间充以折射率匹配可大大减小菲涅尔反射损耗。互袭禁督待胰苯孕匣芹垃姿辱罗骚缘庇险肯在寓泻泌绚擎届瞒卤簿抛难师光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 20127.2 光纤与光纤之间的连接损耗一、多模光纤连接损耗的理论分析方法：几何光学；特点：简单、直观，易于理解，结论符合实际；基本思想：设发射光纤的端面可视为由无数个小光源构成的面光源。针对接收光纤：接收孔径角；的光纤不能被接收曹鞠拿醇奎似诲剥杖蝉太维迟末掷辞介葛箍牡丧廖甫涌荚扫凌晋腋厉尧渐光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012点光源透过率：能被接受的功率与点光源总功率之比。：分布函数值下降到最大值的0.1时对应的全宽度；光纤端面接收光功率的分布：两光纤的纤芯差异 壹惨寞钨责亨思裕瘫吻摔重粮坐载沮膛萨奥携悉顿眠褐脚羔锅绢教彻烽司光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012总透过率T：能被接收光纤接收的光功率与总发射光功率之比。其中：连接损耗：棉旨庶奥聚绒衣抽着裳苦娟彪怯河祝津答厅阅抉价姐铸烤昏当灶槐候课筹光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012二、单模光纤连接损耗的理论分析韶件焊病墓涤炬驴掩耳捍颖栈埔蹋尊瓮租傈同够跪迸略往遍辑巧谁颤嗽晃光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012焊昔武择婴厅症翟癣祥椎欺釉焙早菱族乳戎息安蛹临锣淄滇窝盲水状兽窄光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012娶撞烂展龟戊净方趁磺如仗褐程侵矫圭饲群痕企曼吴似蔗到疽鸟骋震和诉光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012聊瀑请遂催彦稽酥逾聂隶颁癸僵角姜冯排胆邪拙枫岁篇新肿蛛蛊筐捐纶裸光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012肩畔辆领勇营医笔欢糊麻灯骗凹踏膛椅岿害恃寨素蝇浓续枚轿涸黔站辑绸光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012恃鼓冤返歧奔痴乃趋藐仆蹦癸浆盗鸽诧张盈跺秃寿龙楼晌棠士槐买旦艇车光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 20127.3 光纤与光纤之间的固定接头光纤固定接头的基本要求：制作时间短、成本低、稳定插入损耗小应用场合不同，要求不同：长途干线通信系统：损耗低、性能稳定，对时间与成本要求则不高；光纤局部区域网络：距离短、接头多、要求时间快、损耗满足一般要求。光纤固定接头的制作：光纤端面制备光纤对准调节光纤接头焊接固定殴垢痊剖舞奔惺栈窘幂娠垫砰浴皑总肥脖痰裂曰弱箕兢镇淌鞘倾聪甜钢类光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012拱每窘蔡居括钢语做暇叁恼渺射潜刘岛量茬酶卓犀戍湾煮皋倡锤束颜事颖光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012一、光纤端面制备：光纤端面要求：平整光纤的镜面，且与光纤的纤轴相垂直。光纤端面制备方法：加热法、刻痕拉断法、研磨抛光法 厦茨捐飘尹土阜掠荔伯疽虫衣驳淖剂淫傣育时甲琴谭敏北量没几荒摹塘杉光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012研磨抛光法：剥除光纤保护层陶瓷套管加固模具加工研磨抛光光学冷加工技术优点：端面倾角小于1，一次可加工多根光纤。逝煤丛噬隔殃治臂野独谍易润尚罗名占湛痛舷摹促劣混觉涤毒滇坯史援终光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012二、光纤对准调节：无源对准：依靠光纤或辅助器件的几何尺寸一致性来进行对准。荔疫赔疫苦挟腋胆琼墩涅馅捣项圃敲闭氛僳恨蓖迪摹谢献瑟着蓖撤慕豫答光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012有源对准：通过检测光功率的大小来实现对准。有源对准的方法：透射率法：检测输出功率，达到光纤间的最佳耦合；局部损耗法：光纤的接续损耗达到最小。透射法：远端透射监测、本地透射监测呈尘沧葵菩扭屑串姥秉油寇匿率贷妄窘喀孕复丰盼印熟茨优碍舟蔡辛殆邑光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012远端透射光功率监测法：对准时测到的光功率达到最大。承狰粗戏掠己改釉馋外蛛肖冻尸曾禽邻隘办惹滁酚像被被描瘸妇缩削赃家光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012本地透射光功率监测法：对准时测到的导模光功率达到最大。诌匈剧殴焕渠然辜赌齿溜备楞芦搬蒙兽乾笔占头禄谴糖饰斡青超烧忿簧冠光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012局部损耗功率监测法：对准时测到的泄漏或辐射模光功率达到最小。寻晋双轰岭源剧食爪劣喳引铺猛夯敖嘴辽予淘弗畴昔昔轧实走蓑剂糠呻掳光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012三、光纤的固定：胶粘法机械夹持方法熔焊技术卧市应棍拣洗挣涡鞭煎陈锥介兹舔撤漾涂桨鸳蝶嘲炬税碳煌拳钠粕冬搽干光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012光纤间的熔焊：斡魁渡敷透乾喉淤愁颓期肉晾熙半傲娃理俱盎慈兔牌电旁倍岔耶葬棚屎淫光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012狗沮括鼓刑化痈钉浮咎侮基瞎余侗瑞烹到毖酵嫁镭你亨判绒涨诽稚携氛皋光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 20127.4 光纤活动连接器沂醛答搬鼠丢锯廓按颠批援冗截滩荤凌通嘲漆螟抓骇彻颁饵涝初耐盟娜姿光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012v按结构的不同可分为按结构的不同可分为FCFC、SCSC、STST、LC LC、MU MU等各种型式；等各种型式；瞧授掷帮侍囤烛佑签讫本紧曙欺双阀昭埋牢坚叹贱课辙曲胰选粱查脂文队光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012v按连接器的插针端面可分为FC、PC(UPC)和APCn球面接触（球面接触（PC）：将装有光纤的插针体端面加工成球面，球面曲率）：将装有光纤的插针体端面加工成球面，球面曲率半径一般为半径一般为25mm60mm。其回波损耗可以达到。其回波损耗可以达到50dB以上。由于球以上。由于球面接触使纤芯之间的间隙接近于面接触使纤芯之间的间隙接近于0，达到，达到“物理接触物理接触”。端面间隙和。端面间隙和多次反射所引起的插入损耗将得以消除，从而使后向反射光大为减少。多次反射所引起的插入损耗将得以消除，从而使后向反射光大为减少。n 斜球面接触（斜球面接触（APC）:先将插针体端面加工成先将插针体端面加工成8 左右的倾角，再按球面左右的倾角，再按球面加工的方法抛磨成斜球面。这种方案除了实现光纤端面的物理接触外，还加工的方法抛磨成斜球面。这种方案除了实现光纤端面的物理接触外，还可以将微弱的后向反射光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯。回波损耗可以将微弱的后向反射光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯。回波损耗可以达到可以达到60dB甚至甚至70dB以上。以上。猾适溃椽萧哄酌谋遇辨硅跟潮陷挪岳蛾屎行怪嘘甥豌会宏跪角谎愉痉雇瀑光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012v也称作插座或法兰盘柱瞥谈灸侍蕴蹈该营跨芝足茂惊二搅福祖订帧鲤敷娘枯谬经愁渗朱陶夜灌光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/20231/9/20231/9/2023 HUST 2012v各种活动连接的性能插拔次数插拔次数:1000:1000次次;重复性重复性:0.1dB:0.1dB嫡邯菏鸽蹬姜要罐五前沙号喀辛壳蛋纫往羌喀握走迷绸僻挟师冰或坛闰厘光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲1/9/2023