《光无源器件》PPT课件.ppt

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1、光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明第七章第七章 光无源器件光无源器件信息与通信学院信息与通信学院 陈陈 明明Chap.VII Passive Optical Devices光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光无源器件光无源器

2、件n功能：功能：1）连接）连接 2）合路分路）合路分路3）功率耦合）功率耦合 4）功率调节（衰减、放大、均衡）功率调节（衰减、放大、均衡）5）单向传输）单向传输 6）波长选择（滤波）波长选择（滤波）（隔离、环行）（隔离、环行）7）交换、开关）交换、开关 8）复用）复用/解复用解复用9）调制）调制/解调解调 10）编码）编码/解码解码11）色散处理）色散处理 12）缓存）缓存/储存储存13）逻辑处理）逻辑处理光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信

3、息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光无源器件光无源器件n光分路器光分路器/耦合器耦合器：1xN（树型）、（树型）、NxN（星型）（星型）n波分复用器波分复用器：合波器和分波器、滤波器合波器和分波器、滤波器n光纤连接器光纤连接器：固定、活动（固定、活动（FC、ST、SC等）等）n适配器适配器 （直通）（直通）n光开关光开关：n光衰减器光衰减器：固定、可变固定、可变n光隔离器光隔离器：单方向传输光的器件单方向传输光的器件n极化器极化器：光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与

4、通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明1.1 1.1 光连接器件光连接器件n光连接器件光连接器件是把两个光纤端面结合在一是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤之间可拆卸（活动）连起，以实现光纤之间可拆卸（活动）连接的光无源器件，它还具有将光纤与有接的光无源器件，它还具有将光纤与有源器件、光纤与其它无源器件、光纤与源器件、光纤与其它无源器件、光纤与系统和仪表进行活动连接的功能。系统和仪表进行活动连接的功能。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院

5、信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明连接器的主要性能指标连接器的主要性能指标连接器的主要性能指标连接器的主要性能指标1.连接损耗连接损耗2.回波损耗回波损耗 在在光光纤纤连连接接处处，后后向向反反射射光光相相对对于于输输入入光光的比率的分贝数。的比率的分贝数。3.重复性和互换性重复性和互换性光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明影响连接损耗的因素影响连接损耗的因素n光纤连接时，由于光纤光纤连接时，由于

6、光纤纤芯直径纤芯直径、数值孔数值孔径径、折射率分布的差异折射率分布的差异以及以及横向错位横向错位、角角度倾斜度倾斜、端面间隙端面间隙、端面形状端面形状、端面光洁端面光洁度度等因素的影响，都会产生连接损耗。等因素的影响，都会产生连接损耗。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明活动连接器活动连接器n插入损耗目前水平插入损耗目前水平 n减低反射技术：减低反射技术：APC(Angled Physical Contact)

7、n常见类型：常见类型：FC、SC、ST光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n1.纤芯错位损耗纤芯错位损耗n2.光纤倾斜损耗光纤倾斜损耗光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n3.光纤端面间隙损耗光纤端面间隙损耗n4.光纤端面多次反

8、射（光纤端面多次反射（Snell反射）引起反射）引起的损耗的损耗n5.纤芯（或模场）尺寸失配引起的连接纤芯（或模场）尺寸失配引起的连接损耗损耗n6.数值孔径失配引起的连接损耗数值孔径失配引起的连接损耗光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光纤连接损耗及其影响因素光纤连接损耗及其影响因素光纤连接损耗及其影响因素光纤连接损耗及其影响因素 光纤结构参数失配引起的损耗光纤结构参数失配引起的损耗光纤结构参数失配引起的损耗光

9、纤结构参数失配引起的损耗 (f)(f)(f)(f)两光纤相对位置偏离设计要求引起的损耗两光纤相对位置偏离设计要求引起的损耗两光纤相对位置偏离设计要求引起的损耗两光纤相对位置偏离设计要求引起的损耗(b)(c)(e)(b)(c)(e)(b)(c)(e)(b)(c)(e)端面形状与间隙引起的损耗端面形状与间隙引起的损耗端面形状与间隙引起的损耗端面形状与间隙引起的损耗(d)(e)(a)(d)(e)(a)(d)(e)(a)(d)(e)(a)2n1n0n（a）（c）q（b）d（d）z（e）1a2aa1x2xx12a22a纤芯直径纤芯直径1D2D1g2g数值孔径数值孔径折射率分布折射率分布（f）光光纤纤参参

10、数数端端面面反反射射横横向向错错位位角角向向倾倾斜斜端端面面间间隙隙端端面面状状态态光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明连接器的品种、型号连接器的品种、型号连接器的品种、型号连接器的品种、型号n连接器的组成部分：连接器的组成部分：连接器插头、连接器插头、光缆跳线、光缆跳线、转换器、转换器、变换器、变换器、裸光纤连接器。裸光纤连接器。FC型：外部加强方式型：外部加强方式是是采用金属套采用金属套，紧固方，紧固方式为

11、螺丝扣式为螺丝扣SC型：外壳采用工程塑型：外壳采用工程塑料，料，矩形结构矩形结构，便于密集，便于密集安装，不用螺纹连接，可安装，不用螺纹连接，可以直接插拔。以直接插拔。ST型：采用型：采用带键的卡口式带键的卡口式锁紧机构，确保连接时准锁紧机构，确保连接时准确对中。确对中。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明FCFCFCFC型连接器的插头、转换器和内部结构型连接器的插头、转换器和内部结构型连接器的插头、转换器和内

12、部结构型连接器的插头、转换器和内部结构光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明2.SC2.SC2.SC2.SC系列连接器系列连接器系列连接器系列连接器nSC型连接器采用插拔连接，外壳使用工程型连接器采用插拔连接，外壳使用工程塑料制作、矩形结构，便于密集安装，可以塑料制作、矩形结构，便于密集安装，可以制成多芯连接器。制成多芯连接器。SCSC型插头型插头SCSC型转换器型转换器光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技

13、术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明3.ST3.ST型连接器型连接器n ST型连接器采用带键的卡口式锁紧机构。型连接器采用带键的卡口式锁紧机构。STSTSTST型连接器的插头与转换器型连接器的插头与转换器型连接器的插头与转换器型连接器的插头与转换器光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈

14、陈陈 明明明明光纤跳线的结构种类光纤跳线的结构种类永久性连接：永久性连接：光纤的熔接光纤的熔接光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n4.不同型号插头相互连接的转换器不同型号插头相互连接的转换器 FC/SC，FC/ST，SC/STn5.不同种类的变换器不同种类的变换器 SCFC，STFC，FCSC，FCST，SCST，STSC光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7

15、7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光纤连接器的结构光纤连接器的结构-光纤适配器光纤适配器(法法兰兰)光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明6.6.6.6.各种裸光纤转接器各种裸光纤转接器各种裸光纤转接器各种裸光纤转接器光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章

16、章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明1.2 光耦合器件光耦合器件n光光耦耦合合器器（Coupler）是是一一类类能能使使传传输输中中的的光光信信号号在在特特殊殊结结构构的的耦耦合合区区发发生生耦耦合合，并并进进行行再再分分配配的的器器件件。从从端端口口形形式式上上划划分分，它它包包括括X型型(22)耦耦合合器器、Y形形（12）耦耦合合器器、星星形形（NN，N2）耦合器以及树形耦合器等耦合器以及树形耦合器等。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章

17、 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明插入损耗：插入损耗：是指一个指定输入端口的输入是指一个指定输入端口的输入光功率光功率Pi和一个指定的输出端口的输出功和一个指定的输出端口的输出功率率Po的比值的比值附加损耗：附加损耗：全部输入端口的输入光功率总全部输入端口的输入光功率总和与全部输出端口的输出光功率总和的比和与全部输出端口的输出光功率总和的比值值分光比或耦合比：分光比或耦合比：某一个输出端口的输出某一个输出端口的输出光功率与全部输出端口的输出光功率总和光功率与全部输出端口的输出光功率总和的比值的比值串扰：串扰：

18、一个输入端口的输入光功率一个输入端口的输入光功率Pi与由与由耦合器泄漏到其他输入端口的光功率耦合器泄漏到其他输入端口的光功率Pr的的比值比值光耦合器光耦合器技术指标技术指标P1P3P4P2光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光纤耦合器的工作原理光纤耦合器的工作原理光纤耦合器的工作原理光纤耦合器的工作原理n根据耦合模理论，耦合器的振幅传输特性可以用下式表示Ei1Ei2Eo1Eo2传输矩阵传输矩阵光电技术与应用课程

19、光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光耦合器分类光耦合器分类v从端口形式从端口形式X X型、型、Y Y型、星型以及树型型、星型以及树型v从工作带宽的角度从工作带宽的角度单工作窗口的窄带单工作窗口的窄带单工作窗口的宽带单工作窗口的宽带双工作窗口的宽带双工作窗口的宽带v从传导光模式从传导光模式多模与单模多模与单模v从器件工艺实现方式从器件工艺实现方式分立光学元件组合型分立光学元件组合型光纤型光耦合器光纤型光耦合器集成波导型集成波导型

20、光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明几种常见光耦合器结构示意图几种常见光耦合器结构示意图光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明几种常见光耦合器结构示意图几种常见光耦合器结构示意图光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课

21、程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明星形耦合器拼接示意图星形耦合器拼接示意图光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明树形耦合器拼接示意图树形耦合器拼接示意图树形耦合器拼接示意图树形耦合器拼接示意图光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7

22、7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明1.3 1.3 光隔离器光隔离器n光光隔隔离离器器的的作作用用是是使使光光信信号号从从输输入入光光纤纤进进入入时时，可可以以畅畅通通无无阻阻地地通通过过，从从隔隔离离器器的的输输出出端端输输出出，损损耗耗很很小小；而而光光信信号号从从相相反反方方向向进进入入隔隔离离器器，损损耗耗非非常常大大，光光信信号号被被衰衰减减，在在光光纤纤输输入入端端没没有光信号输出。有光信号输出。n光隔离器可分为光隔离器可分为偏振相关和偏振无关偏振相关和偏振无关两种。两种。光电技术与应

23、用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光隔离器中使用的光学元件光隔离器中使用的光学元件光隔离器中使用的光学元件光隔离器中使用的光学元件n1.光纤准直器光纤准直器 自聚焦透镜自聚焦透镜n2.法拉第旋转器法拉第旋转器（Farady Rotator）法法拉拉第第磁磁致致旋旋光光效效应应：在在外外加加磁磁场场B B作作用用下下，某某些些原原本本各各向向同同性性的的介介质质变变成成旋旋光光性性物物质，偏振光通过该物质时其偏振面发生旋转

24、。质，偏振光通过该物质时其偏振面发生旋转。磁场磁场法拉第旋转器法拉第旋转器光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明3 3 偏振器（偏振器（PolarizerPolarizer）na.双折射晶体（偏振分束器）双折射晶体（偏振分束器）b.b.薄膜起偏分束器薄膜起偏分束器c.c.线栅起偏器线栅起偏器d.d.玻璃起偏器玻璃起偏器光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章

25、章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光隔离器的结构和工作原理光隔离器的结构和工作原理光隔离器的结构和工作原理光隔离器的结构和工作原理n1.偏振相关型光隔离器偏振相关型光隔离器光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明2.2.偏振无关型光隔离器偏振无关型光隔离器光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课

26、程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明偏振无关型光隔离器结构二偏振无关型光隔离器结构二光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明偏振无关型光隔离器结构三偏振无关型光隔离器结构三光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源

27、器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光隔离器的技术参数光隔离器的技术参数n1.插入损耗插入损耗（）n2.反向隔离度反向隔离度（35dB）表征隔离器对反向传输光的衰减能力表征隔离器对反向传输光的衰减能力。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n3.回波损耗回波损耗（50dB）在隔离器输入端测得的返回光功率与输入光功率在隔离器输入端测得的返回光功率与输入光功率的

28、比值。的比值。n4.偏振相关损耗偏振相关损耗（PDL）（）（）n5.30dB30dB隔离度带宽隔离度带宽（20nm）光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明1.4 光环行器光环行器n 光环行器光环行器是一种三端口的非互易磁性器件，在光是一种三端口的非互易磁性器件，在光网络中用于信号的上、下载。网络中用于信号的上、下载。123光环行器原理和结构示意图光环行器原理和结构示意图光环行器原理和结构示意图光环行器原理和结构示

29、意图起偏器、检偏器、旋光器起偏器、检偏器、旋光器光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n 光环行器的性能指标：光环行器的性能指标：插入损耗，回波损耗插入损耗，回波损耗50dB光发射机光发射机1 1光发射机光发射机2 2光接收机光接收机光接收机光接收机1 1 1 1光接收机光接收机光接收机光接收机2 2 2 2123321光环行器用于双向传输系统光环行器用于双向传输系统光环行器用于双向传输系统光环行器用于双向传输系

30、统光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光环形器应用光环形器应用光环形器的两种基本应用：光环形器的两种基本应用：OADMOADM制作；单纤双向传输制作；单纤双向传输基于基于FBGFBG和多口光环形器的和多口光环形器的BOADMBOADM结构结构光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学

31、院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明1.5 1.5 光衰减器光衰减器n光光衰衰减减器器主主要要用用于于光光纤纤通通信信系系统统的的特特性性测测试试和和其其他他测测试试中中，是是对对光光功功率率有有一一定定衰衰减减量量的的器器件件。根根据据衰衰减减量量是是否否变变化化，可以分为可以分为固定衰减器固定衰减器和和可变衰减器可变衰减器。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光衰减器的基本原理光衰减器的基本原

32、理n在玻璃基片上蒸镀透射系数（或反射系在玻璃基片上蒸镀透射系数（或反射系数变化很小的数变化很小的金属膜金属膜，使使通过镀膜玻璃通过镀膜玻璃片的光功率被膜层材料吸收一部分，光片的光功率被膜层材料吸收一部分，光强度受到衰减。强度受到衰减。金属膜可以是金属膜可以是镍铬等化镍铬等化合物材料，合物材料，光的衰减量有膜的厚度进行光的衰减量有膜的厚度进行控制。控制。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明固定衰减器固定衰减器 固

33、定衰减器固定衰减器对光功率衰减量固定不变，对光功率衰减量固定不变，主要用于调整光纤传输线路的光损耗。主要用于调整光纤传输线路的光损耗。输入光纤输入光纤输出光纤输出光纤光纤连接器光纤连接器光纤连接器光纤连接器透镜透镜透镜透镜衰减部分衰减部分光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明 可变衰减器可变衰减器可变衰减器可变衰减器 可可变变衰衰减减器器的的衰衰减减量量可可在在一一定定范范围围内内变变化化，用用于于测测量量光光接

34、接收收机机灵灵敏敏度度和和动动态范围。态范围。(a)(a)(a)(a)光路和结构光路和结构光路和结构光路和结构(b)(b)(b)(b)连续衰减片连续衰减片连续衰减片连续衰减片光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明1.6 1.6 光开关光开关n光开关光开关是一种具有一个或多个可选择的是一种具有一个或多个可选择的传输窗口传输窗口，可对光传输线路或集成光路，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行中的光信号进行相互转换相

35、互转换或或逻辑操作逻辑操作的的器件器件。PiPomPon光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n光开关光开关的性能主要表现在开关的的性能主要表现在开关的插损插损、隔离度隔离度、消光比消光比、偏振敏感性偏振敏感性、开关时开关时间间、开关规模开关规模和和开关尺寸开关尺寸等。等。n光交叉连接和光交换对开关的要求主要光交叉连接和光交换对开关的要求主要有低插损有低插损(10dB(10dB以下以下)、低串扰、低串扰(50dB

36、50dB以以下下)、低开关时间、低开关时间(几个几个msms以下以下)以及无阻以及无阻塞运作。塞运作。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明光开关的特性参数光开关的特性参数n1.插入损耗插入损耗

37、(Insertion loss)n2.回波损耗回波损耗(Return loss)从输入端返回的光功率与输入光功率的从输入端返回的光功率与输入光功率的比值比值。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n3.隔离度隔离度 两个相隔离的输出端口光功率的比值。两个相隔离的输出端口光功率的比值。n4.串扰串扰 输入光功率与从非导通端口输出的光输入光功率与从非导通端口输出的光功率的比值。功率的比值。光电技术与应用课程光电技术与

38、应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n5.消光比消光比 两个端口处于导通和非导通状态的插入损耗两个端口处于导通和非导通状态的插入损耗之差。之差。ERILIL0n6.开关时间开关时间 开开关关端端口口从从某某一一初初状状态态转转为为通通或或者者断断所所需需的的时间。从在开关上施加或撤去能量的时刻算起时间。从在开关上施加或撤去能量的时刻算起。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章

39、 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明 各种光开关性能对比各种光开关性能对比插入损耗插入损耗串扰串扰在在1550nm1550nm窗口窗口的透明性的透明性开关速度开关速度功率消耗功率消耗机械机械 小（小（0.51dB）低低 （50dB）很好很好一般（一般（515ms）小小聚合物聚合物一般（一般（12dB）一般（一般（25dB）好好快快（15ms）相当小相当小电光电光（LiNbO3）大（大（24dB）一般一般好好非常快（非常快（ns）相当小（高电相当小（高电压驱动）压驱动）半导体半导体（GaAs，InGaAsP）大大

40、低（低（40dB）还可以还可以非常快（非常快（ns）相当大相当大SOA（门型）（门型）可忽略可忽略低低还可以还可以非常快（非常快（ns）相当大相当大液晶液晶一般（一般（12dB）一般一般好好一般（一般（10ms）小小微电子机械微电子机械（MEMS）一般（一般（12dB）低低好好快（快（1ms)小小光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明1.1.机械式光开关机械式光开关武汉韩正高新技术有限公司武汉韩正高新技术有限公司

41、武汉韩正高新技术有限公司武汉韩正高新技术有限公司OSOSOSOS系列系列系列系列1*N1*N1*N1*N（N64N64N64N64）机械式光开关）机械式光开关）机械式光开关）机械式光开关 光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明2.2.电光开关电光开关n电光开关的原理一般是利用材料的电光效应或电吸收效应，在电场作用下改变材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或偏振等使光强突变或光路转变。光电技术与应用课程光电技术与

42、应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明n n工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：利用电光效应或电吸收效应以及硅材料的等离子体色散利用电光效应或电吸收效应以及硅材料的等离子体色散利用电光效应或电吸收效应以及硅材料的等离子体色散利用电光效应或电吸收效应以及硅材料的等离子体色散效应，在电场的作用下改变材料的折射率和光的相位，再利用光的干效应，在电场的作用下改变材料的折射率和光的相位，再利用光的干效应，在电场的作用下改变材料的折射率和光的相位，

43、再利用光的干效应，在电场的作用下改变材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或者偏振等方法使光强突变或光路转变。涉或者偏振等方法使光强突变或光路转变。涉或者偏振等方法使光强突变或光路转变。涉或者偏振等方法使光强突变或光路转变。3 3、波导光开光波导光开光光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明波导型波导型M-Z干涉仪是一种广泛应用的光开关。干涉仪是一种广泛应用的光开关。它由它由两个两个3dB耦合器耦合器级联而成级联而

44、成。3dB3dB3dB3dB耦合器耦合器耦合器耦合器M M M MZ Z Z Z干涉仪干涉仪干涉仪干涉仪光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明4.4.热光开关热光开关 热光开关热光开关的基本结构有两种；一种是的基本结构有两种；一种是的基本结构有两种；一种是的基本结构有两种；一种是Y Y Y Y型分支型分支型分支型分支器结构，一种是马赫器结构，一种是马赫器结构，一种是马赫器结构，一种是马赫则德尔干涉仪型（则德尔干涉

45、仪型（则德尔干涉仪型（则德尔干涉仪型（MZI)MZI)MZI)MZI)结构结构结构结构。Y Y型分支器结构型分支器结构型分支器结构型分支器结构光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明MZIMZIMZIMZI型热光开关结构型热光开关结构型热光开关结构型热光开关结构光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信

46、学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明5.5.液晶光开关液晶光开关液晶液晶液晶液晶(Liquid crystal)(Liquid crystal)(Liquid crystal)(Liquid crystal)光开关光开关光开关光开关是根据其偏振特性来完成交换的。是根据其偏振特性来完成交换的。是根据其偏振特性来完成交换的。是根据其偏振特性来完成交换的。典型的液晶器件包括无源和有源部分，它实现光交换主要由以下步骤典型的液晶器件包括无源和有源部分，它实现光交换主要由以下步骤典型的液晶器件包括无源和有源部分，它实现光交换主要由以下步骤典型的液晶器件包括无源和有源部分，它实

47、现光交换主要由以下步骤来进行：首先把输入光分为两路偏振光，然后把光输入液晶内，液晶来进行：首先把输入光分为两路偏振光，然后把光输入液晶内，液晶来进行：首先把输入光分为两路偏振光，然后把光输入液晶内，液晶来进行：首先把输入光分为两路偏振光，然后把光输入液晶内，液晶根据是否加电压来改变光的偏振状态：由于电光效应，在液晶上加电根据是否加电压来改变光的偏振状态：由于电光效应，在液晶上加电根据是否加电压来改变光的偏振状态：由于电光效应，在液晶上加电根据是否加电压来改变光的偏振状态：由于电光效应，在液晶上加电压将改变非常光的折射率，从而改变光的偏振状态；最后光射到无源压将改变非常光的折射率，从而改变光的偏

48、振状态；最后光射到无源压将改变非常光的折射率，从而改变光的偏振状态；最后光射到无源压将改变非常光的折射率，从而改变光的偏振状态；最后光射到无源光器件上，根据光的偏振方向把光输出到预定的输出端口。光器件上，根据光的偏振方向把光输出到预定的输出端口。光器件上，根据光的偏振方向把光输出到预定的输出端口。光器件上，根据光的偏振方向把光输出到预定的输出端口。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明6 6、磁光效应光开关、磁光

49、效应光开关 光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明7 7、声光开关、声光开关声光开关工作原理声光开关工作原理声光开关工作原理声光开关工作原理声光效应声光效应是指声波通过是指声波通过是指声波通过是指声波通过材料产生机械应变，引起材料产生机械应变，引起材料产生机械应变，引起材料产生机械应变，引起材料的折射率周期性变化，材料的折射率周期性变化，材料的折射率周期性变化，材料的折射率周期性变化，形成形成形成形成布拉格光栅布

50、拉格光栅布拉格光栅布拉格光栅，衍射一，衍射一，衍射一，衍射一定波长的输入光的现象。定波长的输入光的现象。定波长的输入光的现象。定波长的输入光的现象。利用声致光栅使光偏转做利用声致光栅使光偏转做利用声致光栅使光偏转做利用声致光栅使光偏转做成光开关。成光开关。成光开关。成光开关。光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程光电技术与应用课程第第第第7 7 7 7章章章章 光无源器件光无源器件光无源器件光无源器件 信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院信息与通信学院 陈陈陈陈 明明明明8 8、微电子机械光开关、微电子机械光开关n它采用微机械技术，既有机械光开关的低损耗、低串它采用微机械