光通信技术第三精选PPT.ppt

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1、关于光通信技术第三第1页，讲稿共60张，创作于星期日第第 3 章章 通信用光器通信用光器 3.1 光源光源（理解）（理解）3.1.1 半导体激光器工作原理和基本结构半导体激光器工作原理和基本结构 3.1.2 半导体激光器的主要特性半导体激光器的主要特性 3.1.3 分布反馈激光器分布反馈激光器 3.1.4 发光二极管发光二极管 3.1.5 半导体光源一般性能和应用半导体光源一般性能和应用 3.2 光检测器光检测器（理解）（理解）3.2.1 光电二极管工作原理光电二极管工作原理 3.2.2 PIN 光电二极管光电二极管 3.2.3 雪崩光电二极管雪崩光电二极管(APD)3.2.4 光电二极管一般

2、性能和应用光电二极管一般性能和应用 3.3 光无源器件光无源器件 （了解了解）3.3.1 连接器和接头连接器和接头 3.3.2 光耦合器光耦合器 3.3.3 光隔离器与光环行器光隔离器与光环行器 3.3.4 光调制器光调制器 3.3.5 光开关光开关第2页，讲稿共60张，创作于星期日3.1 光源光源 光源光源是光发射机的关键器件，其是光发射机的关键器件，其功能是把功能是把电电信号转换为信号转换为光光信号。信号。目目前前光光纤纤通通信信广广泛泛使使用用的的光光源源主主要要有有半半导导体体激激光光二二极极管管或或称称激激光光器器(LD)和和发发光光二二极极管管或或称称发发光光管管(LED)，有有些

3、些场场合合也也使使用用固固体体激光器激光器。本本节节首首先先介介绍绍半半导导体体激激光光器器(LD)的的工工作作原原理理、基基本本结结构构和和主主要要特特性性，然然后后进进一一步步介介绍绍性性能能更更优优良良的的分分布布反反馈馈激激光光器器(DFB-LD)，最后介绍可靠性高、寿命长和价格便宜的，最后介绍可靠性高、寿命长和价格便宜的发光管发光管(LED)。第3页，讲稿共60张，创作于星期日 3.1.1 半导体激光器工作原理和基本结构半导体激光器工作原理和基本结构 半半导导体体激激光光器器是是向向半半导导体体PN结结注注入入电电流流，实实现现粒粒子子数数反反转转分分布布，产产生生受受激激辐辐射射，

4、再再利利用用谐谐振振腔腔的的正正反反馈馈，实实现现光光放放大大而而产产生生激激光光振振荡荡的的。第4页，讲稿共60张，创作于星期日1.受激辐射和粒子数反转分布受激辐射和粒子数反转分布2.有源器件有源器件的物理基础是的物理基础是光和物质相互作用的效应光和物质相互作用的效应。3.在在物物质质的的原原子子中中，存存在在许许多多能能级级，最最低低能能级级E1称称为为基基态态，能量比基态大的能级能量比基态大的能级Ei(i=2,3,4)称为激发态。称为激发态。4.电电子子在在低低能能级级E1的的基基态态和和高高能能级级E2的的激激发发态态之之间间的的跃跃迁迁有有三三种种基基本方式：本方式：受激吸收受激吸收

5、受激吸收受激吸收 自发辐射自发辐射自发辐射自发辐射 受激辐射受激辐射受激辐射受激辐射第5页，讲稿共60张，创作于星期日(1)受激吸收受激吸收 在在正正常常状状态态下下，电电子子处处于于低低能能级级E1，在在入入射射光光作作用用下下，它它会会吸吸收收光光子子的的能能量量跃跃迁迁到到高高能能级级E2上上，这这种种跃跃迁迁称称为为受受激激吸吸收收。电电子子跃跃迁迁后后，在低能级留下相同数目的空穴，在低能级留下相同数目的空穴，见图见图3.1(a)。(2)自发辐射自发辐射 在在高高能能级级E2的的电电子子是是不不稳稳定定的的，即即使使没没有有外外界界的的作作用用，也也会会自自动动地地跃跃迁迁到到低低能能

6、级级E1上上与与空空穴穴复复合合，释释放放的的能能量量转转换换为为光光子子辐辐射射出出去去，这这种种跃跃迁迁称称为为自发辐射自发辐射，见图见图3.1(b)。(3)受激辐射受激辐射 在在高高能能级级E2的的电电子子，受受到到入入射射光光的的作作用用，被被迫迫跃跃迁迁到到低低能能级级E1上上与与空空穴穴复复合合，释释放放的的能能量量产产生生光光辐辐射射，这这种种跃跃迁迁称称为为受受激激辐辐射射，见见图图3.1(c)。第6页，讲稿共60张，创作于星期日（激活物质置于）（激活物质置于）（中对光的频率和方向进行选择中对光的频率和方向进行选择）3.激光振荡和光学谐振腔激光振荡和光学谐振腔激光振荡的产生：激

7、光振荡的产生：粒子数反转分布粒子数反转分布+光学谐振腔光学谐振腔 =连续的光放大和激光振荡输出连续的光放大和激光振荡输出第7页，讲稿共60张，创作于星期日 图 3.4 激光器的构成和工作原理 (a)激光振荡；(b)光反馈 第8页，讲稿共60张，创作于星期日 4.半导体激光器基本结构半导体激光器基本结构 半半导导体体激激光光器器的的结结构构多多种种多多样样，基基本本结结构构是是图图3.5示示出出的的双双异异质质结结(DH)平面条形结构。平面条形结构。这种结构由这种结构由三层三层不同类型半导体材料构成，不同材料发射不同的光不同类型半导体材料构成，不同材料发射不同的光波长。波长。图中标出所用材料和近

8、似尺寸。结构图中标出所用材料和近似尺寸。结构中间中间有一层厚有一层厚0.10.3 m的的窄带隙窄带隙P型半导体，称为型半导体，称为有源层有源层；两侧两侧分别为宽带隙的分别为宽带隙的P型和型和N型半导型半导体，称为体，称为限制层限制层。三层半导体置于。三层半导体置于基片基片(衬底衬底)上，前后两个晶体解理面作上，前后两个晶体解理面作为反射镜构成法布里为反射镜构成法布里-珀罗珀罗(FP)谐振腔。谐振腔。第9页，讲稿共60张，创作于星期日第10页，讲稿共60张，创作于星期日 3.1.2 半导体激光器的主要特性半导体激光器的主要特性 1.发射波长和光谱特性发射波长和光谱特性 半半导导体体激激光光器器的

9、的发发射射波波长长等等于于禁禁带带宽宽度度Eg(eV)，由由式式(3.1)得得到到 h f=Eg(3.6)不同半导体材料有不同的不同半导体材料有不同的禁带宽度禁带宽度Eg，因而有不同的，因而有不同的发射波长发射波长。镓铝砷镓铝砷-镓砷镓砷(GaAlAs-GaAs)材料适用于材料适用于0.85 m波段波段 铟镓砷磷铟镓砷磷-铟磷铟磷(InGaAsP-InP)材料适用于材料适用于1.31.55 m波段波段式式中中，f=c/，f(Hz)和和(m)分分别别为为发发射射光光的的频频率率和和波波长长，c=3108 m/s为为光光速速，h=6.62810-34JS为为普普朗朗克克常常数数，1eV=1.610

10、-19 J，代代入入上式得到上式得到第11页，讲稿共60张，创作于星期日 图图3.7是是GaAlAs-DH激光器的光谱特性。激光器的光谱特性。图 3.7 GaAlAs-DH激光器的光谱特性 (a)直流驱动;(b)300 Mb/s数字调制 0799 800 801 802Im/mA40353025I=100mAPo=10mWI=85mAPo=6mWI=8 0mAPo=4mWI=75mAPo=2.3mWL=250mW=12 mT=300K830 828 832 830 828 832 830 828 826832 830 828 826 824836 834 832 830 828 826 824

11、 822 820(a)(b)第12页，讲稿共60张，创作于星期日 2.激光束的空间分布激光束的空间分布 图 3.8 GaAlAs-DH条形激光器的近场和远场图样 第13页，讲稿共60张，创作于星期日3.转换效率和输出光功率特性转换效率和输出光功率特性 激激光光器器的的电电/光光转转换换效效率率用用外外微微分分量量子子效效率率d表表示示，其其定定义义是是在在阈阈值电流以上，每对复合载流子产生的值电流以上，每对复合载流子产生的光子数光子数(3.7a)由此得到由此得到(3.7b)式式中中，P和和I分分别别为为激激光光器器的的输输出出光光功功率率和和驱驱动动电电流流，Pth 和和Ith 分分别别为为相

12、相应应的阈值，的阈值，h f 和和e分别为光子能量和电子电荷。分别为光子能量和电子电荷。第14页，讲稿共60张，创作于星期日图图3.10是典型激光器的光功率特性曲线。是典型激光器的光功率特性曲线。当当IIth 时，发出的是时，发出的是受激辐射光受激辐射光，光功率随驱动电流的增加而，光功率随驱动电流的增加而增加。增加。图 3.10 典型半导体激光器的光功率特性 (a)短波长AlGaAs/GaAs (b)长波长InGaAsP/InP 第15页，讲稿共60张，创作于星期日4.频率特性频率特性 在直接光强调制下，在直接光强调制下，激光器输出激光器输出光功率光功率P和和调制频率调制频率f 的关系为的关系

13、为 P(f)=(3.8a)(3.8b)式中，和分别称为弛弛豫豫频频率率和阻阻尼尼因因子子，Ith 和I0分别为阈值电流和偏置电流；I是零增益电流，高掺杂浓度的LD，I=0，低掺杂浓度的LD,I=(0.70.8)Ith；sp为有源区内的电子寿命，ph为谐振腔内的光子寿命。第16页，讲稿共60张，创作于星期日图 3.11 半导体激光器的直接调制频率特性 图图3.11示示出出半半导导体体激激光光器器的的直直接接调调制制频频率率特特性性。弛弛豫豫频频率率fr 是是调调制制频频率率的的上上限限，一一般般激激光光器器的的fr 为为12 GHz。在在接接近近fr 处处，数数字字调调制制要要产产生生弛豫振荡，

14、模拟调制要产生非线性失真。弛豫振荡，模拟调制要产生非线性失真。第17页，讲稿共60张，创作于星期日 5.温度特性温度特性 图 3.12 P-I曲线随温度的变化 第18页，讲稿共60张，创作于星期日 3.1.3 分布反馈激光器分布反馈激光器 分分布布反反馈馈(DFB)激激光光器器用用靠靠近近有有源源层层沿沿长长度度方方向向制制作作的的周周期期性性结结构构(波波纹纹状状)衍衍射射光光栅栅实实现现光光反反馈馈。这这种种衍衍射射光光栅栅的的折折射射率率周周期期性性变变化化，使使光光沿沿有有源层分布式反馈。源层分布式反馈。图 3.13 分布反馈(DFB)激光器 (a)结构；(b)光反馈 第19页，讲稿共

15、60张，创作于星期日 如图如图3.13所示，由所示，由有源层有源层发射的光，一部分在发射的光，一部分在光栅波纹峰光栅波纹峰反射反射(如光如光线线a)，另一部分继续向前传播，在邻近的另一部分继续向前传播，在邻近的光栅波纹峰光栅波纹峰反射反射(如光线如光线b)。光栅周期光栅周期=m(3.10)ne 为材料有效折射率，为材料有效折射率，B为布喇格波长，为布喇格波长，m为衍射级数。为衍射级数。在在普普通通光光栅栅的的DFB激激光光器器中中，发发生生激激光光振振荡荡的的有有两两个个阈阈值值最最低低、增益相同的增益相同的纵模纵模，其波长为，其波长为(3.11)第20页，讲稿共60张，创作于星期日 DFB激

16、光器激光器与与F-P激光器激光器相比，相比，具有以下具有以下优点：优点：单纵模激光器单纵模激光器 谱线窄，谱线窄，波长稳定性好波长稳定性好 动态谱线好动态谱线好 线性好线性好第21页，讲稿共60张，创作于星期日 3.1.4 发光二极管发光二极管LD LD 和和和和LEDLED的区别的区别的区别的区别 LD发射的是发射的是受激辐射光受激辐射光 LED发射的是发射的是自发辐射光自发辐射光 LED的的结结构构和和LD相相似似，大大多多是是采采用用双双异异质质结结(DH)芯芯片片，把把有有源源层层夹夹在在P型和型和N型限制层中间，不同的是型限制层中间，不同的是LED不需要光学谐振腔，不需要光学谐振腔，

17、没有阈值。没有阈值。第22页，讲稿共60张，创作于星期日 图 3.14两类发光二极管(LED)(a)正面发光型；(b)侧面发光型 发光二极管的类型发光二极管的类型发光二极管的类型发光二极管的类型：正面发光型正面发光型LED和和侧面发光型侧面发光型LED 第23页，讲稿共60张，创作于星期日发光二极管的特点发光二极管的特点发光二极管的特点发光二极管的特点：输输出出光光功功率率较较小小；谱谱线线宽宽度度较较宽宽；调调制制频频率率较较低低；性性能能稳稳定定，寿寿命命长长；输输出出光光功功率率线线性性范范围围宽宽；制制造造工工艺艺简简单单，价价格格低低廉廉；适适用用于于小小容容量量短短距距离离系系统统

18、 发光二极管的主要工作特性发光二极管的主要工作特性发光二极管的主要工作特性发光二极管的主要工作特性：(1)光谱特性。光谱特性。发发光光二二极极管管发发射射的的是是自自发发辐辐射射光光，没没有有谐谐振振腔腔对对波波长长的的选选择择，谱线较宽谱线较宽，如图，如图3.15。第24页，讲稿共60张，创作于星期日 图 3.15LED光谱特性 第25页，讲稿共60张，创作于星期日 (2)光束的空间分布。光束的空间分布。在在垂垂直直于于发发光光平平面面上上，正正面面发发光光型型LED辐辐射射图图呈呈朗朗伯伯分分布布，即即P()=P0 cos，半功率点辐射角，半功率点辐射角120。侧侧面面发发光光型型LED，

19、120，2535。由由于于大大，LED与与光光纤纤的的耦合效率一般小于耦合效率一般小于 10%。(3)输出光功率特性。输出光功率特性。发发光光二二极极管管实实际际输输出出的的光光子子数数远远远远小小于于有有源源区区产产生生的的光光子子数数，一一般般外外微微分分量量子子效效率率d小小于于10%。两两种种类类型型发发光光二二极极管管的的输输出出光光功功率率特特性示于图性示于图3.16。驱驱动动电电流流I较较小小时时，P-I曲曲线线的的线线性性较较好好；I过过大大时时，由由于于PN结发热产生饱和现象，使结发热产生饱和现象，使P-I 曲线的斜率减小。曲线的斜率减小。第26页，讲稿共60张，创作于星期日

20、LED的的P_I特性曲线特性曲线原理：由正向偏置电压产生的注入电流进行自发辐射而发光原理：由正向偏置电压产生的注入电流进行自发辐射而发光4 3 2 1 0 50 100 150 02570电流电流/mA输输出出功功率率/mW第27页，讲稿共60张，创作于星期日(4)频率特性。频率特性。发光二极管的频率响应可以表示为发光二极管的频率响应可以表示为|H(f)|=(3.12)图图3.17示示出出发发光光二二极极管管的的频频率率响响应应，图图中中显显示示出出少少数数载载流流子子的的寿寿命命e和和截止频率截止频率 fc 的关系。的关系。对对有有源源区区为为低低掺掺杂杂浓浓度度的的LED，适适当当增增加加

21、工工作作电电流流可可以以缩缩短短载载流流子子寿命寿命，提高提高截止频率截止频率。式式中中，f 为为调调制制频频率率，P(f)为为对对应应于于调调制制频频率率 f 的的输输出出光光功功率率，e为为少少数数载载流流子子(电电子子)的的寿寿命命。定定义义 fc 为为发发光光二二极极管管的的截截止止频频率率，当当 f=f c=1/(2e)时时，|H(fc)|=，最最高高调调制制频频率率应应低低于于截截止止频率。频率。第28页，讲稿共60张，创作于星期日图 3.17 发光二极管(LED)的频率响应 第29页，讲稿共60张，创作于星期日 3.1.5 半导体光源一般性能和应用半导体光源一般性能和应用半导体光

22、源的一般性能表：半导体光源的一般性能表：3.1和和表表3.2列列出出半半导导体体激激光光器器(LD)和和发发光光二二极极管管(LED)的的一一般般性性能。能。LED通通常常和和多多模模光光纤纤耦耦合合，用用于于1.3 m(或或0.85 m)波波长长的的小小容容量量短短距距离离系系统统。因因为为LED发发光光面面积积和和光光束束辐辐射射角角较较大大，而而多多模模SIF光光纤纤或或G.651规规范范的的多多模模GIF光光纤纤具具有有较较大大的的芯芯径径和和数数值值孔孔径径，有有利利于于提提高高耦耦合合效效率率，增增加加入入纤功率纤功率。LD通通常常和和G.652或或G.653规规范范的的单单模模光

23、光纤纤耦耦合合，用用于于1.3 m或或1.55 m大容量长距离系统。大容量长距离系统。分分布布反反馈馈激激光光器器(DFB-LD)主主要要和和G.653或或G.654规规范范的的单单模模光光纤纤或或特特殊殊设计的单模光纤耦合，用于超大容量的新型光纤系统。设计的单模光纤耦合，用于超大容量的新型光纤系统。第30页，讲稿共60张，创作于星期日表表3.1 半导体激光器半导体激光器(LD)和发光二极管和发光二极管(LED)的一般性能的一般性能-2050 -2050-2050 -2050工作温度工作温度 /C寿命寿命 t/h30120 30120 2050 2050辐射角辐射角50150 30100500

24、2000 5001000调制带宽调制带宽 B/MHz0.10.3 0.10.213 13入纤功率入纤功率 P/mW15 13510 510输出功率输出功率 P/mW100150 100150工作电流工作电流 I/mA2030 3060阀值电流阀值电流 Ith/mA50100 6012012 13谱线宽度谱线宽度1.3 1.551.3 1.55工作波长工作波长LEDLD第31页，讲稿共60张，创作于星期日表表 3.2 分布反馈激光器分布反馈激光器(DFB-LD)一般性能一般性能 2040 1530输出功率输出功率 P/mW(连续单纵模连续单纵模,25C)20 15外量子效率外量子效率 /%152

25、0 2030阀值电流阀值电流 Ith/mA0.08频谱漂移频谱漂移/(nm/C)3035边模抑制比边模抑制比/dB0.040.5(Gb/s,RZ)直接调制单纵模直接调制单纵模连续波单纵模连续波单纵模谱线宽度谱线宽度 1.3 1.55工作波长工作波长第32页，讲稿共60张，创作于星期日光源组件实例第33页，讲稿共60张，创作于星期日3.2 光检测器光检测器 3.2.1 光电二极管工作原理光电二极管工作原理 3.2.2 PIN 光电二极管光电二极管 一、工作原理和结构一、工作原理和结构 二、二、PIN光电二极管主要特性光电二极管主要特性 (1)量子效率和光谱特性量子效率和光谱特性 (2)响应时间和

26、频率特性响应时间和频率特性 (3)噪声噪声 3.2.3 雪崩光电二极管雪崩光电二极管(APD)一、工作原理和结构一、工作原理和结构 二、二、APD特性参数特性参数 3.2.4 光电二极管一般性能和应用光电二极管一般性能和应用第34页，讲稿共60张，创作于星期日3.2 光检测器光检测器 在耗尽层 形成漂移电流。内部电场的作用，电子向N区运动，空穴向P区运动3.2.1 光电二极管工作原理光电二极管工作原理 光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管(PD)(PD)把光信号转换为电信号的功能，是由半导体PN结的光电效应光电效应光电效应光电效应实现的。电子和空穴的扩散运动PN结界面 内部电场 漂移运动

27、能带倾斜 如果光子的能量大于或等于带隙(hf Eg)当入射光作用在PN结时 发生受激吸收第35页，讲稿共60张，创作于星期日 3.2.2 PIN 光电二极管光电二极管 PIN光电二极管的产生光电二极管的产生 由于PN结耗尽层只有几微米，大部分入射光被中性区吸收，因而光光电电转换效率转换效率低低，响应速度响应速度慢慢。为改善器件的特性，在PN结中间设置一层掺杂浓度很低的本本征征半半导导体体(称为I)，这种结构便是常用的PIN光电二极管光电二极管。第36页，讲稿共60张，创作于星期日 3.2.3 雪崩光电二极管雪崩光电二极管(APD)光电二极管输出电流输出电流 I和反偏压反偏压U的关系示于图3.2

28、4。随着反向偏压反向偏压的增加，开始光电流光电流基本保持不变。当反反向向偏偏压压增加到一定数值时，光光电电流流急剧增加，最后器件被击穿，这个电压称为击穿电压击穿电压UB。APDAPD就是根据这种特性设计的器件。根据光光电电效效应应，当光入射到PN结时，光子被吸收而产生电电子子-空穴对空穴对。第37页，讲稿共60张，创作于星期日 如果如果电压增加到使电场达到200 kV/cm以上，初始电子(一次电子)在高电场区获得足够能量而加速运动。高速运动的电子和晶格原子相碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子电子电子电子-空穴对空穴对空穴对空穴对。新产生的二次电子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，产生连锁反应，致使

29、载流子载流子雪崩式倍增雪崩式倍增，见图3.25。所以所以这种器件就称为雪崩光电二极管雪崩光电二极管(APD)。第38页，讲稿共60张，创作于星期日 图 3.25 APD载流子雪崩式倍增示意图(只画出电子）第39页，讲稿共60张，创作于星期日 3.2.4 光电二极管一般性能和应用光电二极管一般性能和应用 表3.3和表3.4列出半导体光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管(PIN和APD)的一般性能。APDAPD是有增益的光电二极管，在光接收机灵灵敏敏度度要求较高的场合，采用APDAPD有利于延长系统的传输距离。灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度要求不高的场合，一般采用PIN-PD。第40页，讲稿共60张

30、，创作于星期日-5-15-5-15工作电压工作电压 /V120.51结电容结电容 Cj/pF0.21210响应时间响应时间250.11暗电流暗电流 Id/nA0.6(1.3 )0.4(0.85 )响应度响应度1.01.60.41.0波长响应波长响应InGaAs-PINSi-PIN表表3.3 PIN光电二极管一般特性光电二极管一般特性第41页，讲稿共60张，创作于星期日0.50.70.30.4附加噪声指数附加噪声指数 x203030100倍增因子倍增因子 g406050100工作电压工作电压 /V0.512结电容结电容 Cj/pF0.10.30.20.5响应时间响应时间10200.11暗电流暗电

31、流 Id/nA050.70.5响应度响应度11.650.41.0波长响应波长响应InGaAs-APDSi-APD表表3.4 雪崩光电二极管（雪崩光电二极管（APD）一般性能）一般性能第42页，讲稿共60张，创作于星期日3.3 光无源器件光无源器件 3.3.1 连接器和接头连接器和接头 3.3.2 光耦合器光耦合器 一、耦合器类型一、耦合器类型 二、基本结构二、基本结构 三、主要特性三、主要特性 3.3.3 光隔离器与光环行器光隔离器与光环行器 3.3.4 光调制器光调制器 3.3.5 光开关光开关第43页，讲稿共60张，创作于星期日3.3 光光 无无 源源 器器 件件 无源光器件的要求：无源光

32、器件的要求：无源光器件的要求：无源光器件的要求：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、便于集成等。第44页，讲稿共60张，创作于星期日 3.3.1 连接器和接头连接器和接头 连连接接器器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件，主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或光纤线路与其他光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件之间的连接。表表 3.5 光纤连接器一般性能光纤连接器一般性能 4050PC型型陶瓷陶瓷-40+80陶瓷陶瓷-20+70不锈钢不锈钢工作温度工作温度/C不锈钢不锈钢寿命（插拔次数）寿命（插拔次数）3540FC型型反射损耗反射

33、损耗/dB互换性互换性/dB重复性重复性/dB0.20.3插入损耗插入损耗/dB性能性能型号或材料型号或材料项目项目第45页，讲稿共60张，创作于星期日图 3.27 精密套管结构连接器简图 连接器的分类：单纤单纤(芯芯)连接器连接器和多纤多纤(芯芯)连接器连接器。第46页，讲稿共60张，创作于星期日 3.3.2 光耦合器光耦合器 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。1.耦合器类型耦合器类型 T形耦合器形耦合器 星形耦合器星形耦合器 定向耦合器定向耦合器 波分复用器波分复用器/解复用器解复用器第47页，讲稿共60张，创作于星期日图 3.28 常用耦

34、合器的类型 T形(a)星 形(b)定向(c)2314l1l2lNl1l2lN(d)波分第48页，讲稿共60张，创作于星期日2.基本结构的分类基本结构的分类 光纤型光纤型 微器件型微器件型 波导型波导型第49页，讲稿共60张，创作于星期日 图 3.29光纤型耦合器 (a)定向耦合器；(b)88星形耦合器；(c)由12个22耦合器组成的88星形耦合器 第50页，讲稿共60张，创作于星期日 图 3.31微器件型耦合器(a)T形耦合器；(b)定向耦合器；(c)滤光式解复用器；(d)光栅式解复用器微微器器件件型型 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

35、)或光栅(不同波长的光有不同反射方向)等微光学器件构成，如图3.31所示。第51页，讲稿共60张，创作于星期日 图3.32 波导型耦合器(a)T形耦合器；(b)定向耦合器；(c)波分解复用器；波波导导型型 在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或半圆形。第52页，讲稿共60张，创作于星期日 3.3.3 光隔离器与光环行器光隔离器与光环行器 耦耦合合器器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可以互换的，称之为互易器件互易器件。隔隔离离器器就是一种非非互互易易器器件件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，

36、阻止光波往其他方向特别是反方向传输。隔隔离离器器主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。第53页，讲稿共60张，创作于星期日偏振器图 3.34 隔离器的工作原理 法拉弟旋转器偏振器反射光阻塞入射光SOP第54页，讲稿共60张，创作于星期日图 3.35 一种与输入光的偏振态无关的隔离器 光纤输出SWP半波片法拉弟旋转器SWPSOP光纤输入(a)光纤输出SWP半波片法拉弟旋转器SWP光纤输入(b)第55页，讲稿共60张，创作于星期日 图 3.36 光环行器 (a)三端口；(b)四端口 132(a)(b)1324第56页，讲稿共60张，创作于星期日 3.3.4 光调

37、制器光调制器 光调制器就是实现从电信号到光信号的转换的器件。调调制制器器可以用电电光光效效应应、磁磁光光效效应应或声声光光效效应应来实现。最有用的调制器是利用具有强电光效应的铌酸锂(LiNbO3)晶体制成的。调制器是利用线线线线性性性性电电电电光光光光效效效效应应应应实现的，因为折射率n随外加电场E(电压U)而变化，改变了入射光的相位和输出光功率。第57页，讲稿共60张，创作于星期日 3.3.5 光开关光开关 光光光光开开开开关关关关的功能是转转换换光光路路，实现光光交交换换，它是光光光光网网网网络络络络的重要器件。光开关可分为两大类：光开关可分为两大类：机械光开关机械光开关 固体光开关固体光开关第58页，讲稿共60张，创作于星期日1XN微光机械光开关 安捷伦公司喷墨气泡光开关示意第59页，讲稿共60张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看17.10.2022第60页，讲稿共60张，创作于星期日