• 光耦合器 的制作方法 • 光波分复用器(WDM)和解复用器
4.3.1光耦合器的制作方法
光耦合器大致可分为分立元件组合型（微器件）、 全光纤型和平面波导型。
1、早期采用分立光学元件（如透镜、反射镜、棱 镜等）组合拼接。
其耦合机理简单直观，可用一般的几何光学进行 描述。但损耗大，与光纤耦合困难，环境稳定性较 差。
(3) 中心波长对应的最小插入损耗 是衡量解复用器的一项 重要指标，越小越好。
(4) 相邻信道之间的串音耦合最大值是另一项重要指标， 数字信号通信系统要求大于 30 dB，模拟信号通信系统要求 大于50 dB。
4.3.2 光波分复用器(WDM)和解复用器
利用色散、偏振、干涉等物理现象都可以制作 WDM 器件。以下是几种常见的WDM 器件类型。
用器，如图所示。
光纤
自聚 焦透镜
光纤 1
自聚焦透镜 分光片 4
光纤 1、2
(a) 自聚 焦透镜
2 滤光 片
(c)
3
2
(b)
1
1
23
自聚焦透镜 硅光栅 光纤
1＋2＋3 (d)
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
波导型
波导型在一片平 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。图示 出波导型T型耦合器、 定向耦合器和用滤光 片作为波长选择元件 的波分解复用器。
光波 导
开角
(a)
1.3 m
1.3 m 1.55 m
(b) 多模 波导
多层 膜滤光 片 单模 波导
1.55 m
(c)
图 波导型藕合器
4.2.2 描述光耦合器特性的一些技术参数
1．插入损耗(Insertion Loss)
ILi 10lg Pouti / Pin (dB) 式中，Pin为第i个输入的光功率；Pout为i 第i个输出端口的光功
图 WDM 光传输原理图 光波分复用器的一个端口作为器件的输入/输出端，N个
端口作为器件的输出/输入端。解复用器端口注入各种波
长的光信号，在输出端，不同波长的光信号分别在N个端
口输出，其功率在不同波长之间有极低的串扰。
4.3.2光波分复用器(WDM)和解复用器
解复用器则与之相反，N 个端口的插入损耗与 波长的关系如图所示。
4.3.1光耦合器的制作方法
2、全光纤耦合器，即直接在两根（或两根以 上）光纤之间形成某种形式的耦合。
全光纤耦合器的发展： (1)Bergh等人发明了光纤研磨法，研磨结束后，
在研磨面上加一小滴匹配液，再将光纤拼接， 做成光纤耦合器。
4.3.1光耦合器的制作方法
（2）20世纪80年代初，人们开始用光纤熔融拉 锥法制作单模光纤耦合器，已成为当前制作光 耦合器的主要方法。 3、集成化是未来光纤通信发展的必然趋势。 利用平面光波导制作的光耦合器具有体积小， 分光比控制精确，易于大批生产等特点。
FL

10
lg

Min(Pouti ) Max(Pouti )

(dB)
6．隔离度(Isolation)
I

10
lg

Pouti iPini

(dB)
式中，Pouti为在第i个光路输出端测到的其他输出 端光信号的功率；Pini 为输入的光功率。
4.3 光 耦 合 器相关技术
• 回波损耗又称为后向反射损耗，是指光纤连接处， 后向反射光功率相对入射光功率的分贝数，其表达式为
RL 10lg Pr / Pin • (dB)
式中，Pin 为输入光功率；Pr 为后向反射光功 率。回波损耗越大越好。
光纤活动连接器
4.1 光纤连接器
(3) 重复性和互换性
重复性是指光纤活动连接器多次插拔后， 插入损耗的变化，用dB表示。
(4) 光缆跳线(Cable Jumper)：一根光缆两端面 装上插头，称为跳线。两个插头型号可以不同， 可以是单心的，也可以是多心的。
(5) 裸光纤转换器(Bare Fiber Adapter): 将裸光 纤穿入裸光纤转换器，处理好光纤端面，形成 一个插头。
光纤活动连接器
4.1 光纤连接器
4.3.1光耦合器的制作方法
熔融拉锥法是：将两根（或两根以上）除去涂覆层的光 纤以一定方式靠拢，在高温下熔融，同时向两侧拉伸， 最终在加热区形成双锥形式的特殊波导结构，实现传输 光功率耦合的一种方法。
熔融拉锥制作系统的示意图如图所示。
图 熔融拉锥制作系统示意
4.3.1光耦合器的制作方法
熔融拉锥型全光纤耦合器有如下优点： (1) 极低的附加损耗，对于X 形或Y 形耦合器（参
率；ILi为输出端口的插入损耗。
2．附加损耗(Excess Loss)

EL 10 lg
i
Pouti Pin

(dB)
4.2.2 描述光耦合器特性的一些技术参数
3．分光比(Coupling Ration)
CRi
Pouti 100％ Pouti
它是光耦合器特有的技术指标。
同也会引起光纤连接器损耗。
4.2 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。 对光纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一
定的反射和串扰噪声。 耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器
专称为波分复用器/解复用器。
4.2 光 耦 合 器
从功能上，可分为光功率分配器和光波长分配 （合/分波）耦合器。
(1) 连接器插头(Plug Connector)：由插针体和 若干外部零件组成。
(2) 转换器或适配器(Adapter)：即插座，可以 连接同型号插头，也可以连接不同型号插头， 可以连一对插头，也可以连接几对插头或多心 插头。
光纤活动连接器
4.1 光纤连接器
(3) 转换器(Converter)：将某一种型号的插头 变换成另一种型号的插头，由一种型号的转换 器加上另外其他型号的插头组成。
第四章 光无源器件
通信用光器件可以分为两种类型： 1、有源器件 2、无源器件
第包括光源、光检测器和光放大器，这些
器件是光发射机、光接收机和光中继器的关键器件， 和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。
2、光无源器件 光无源器件主要有光纤连接器、光耦合器、光波分
从端口形式上，可分为X 形( 2 2
)、
Y 形( 1 2 )、星形 ( N × N, N＞2 )
以及树形 ( 1 × N, N＞2）耦合器。
4.2.1常用耦合器的类型
4.2 光 耦 合 器
…
…
T形
星形
(a)
(b)
1
2
1 2
1＋2＋N
…
4
3
N
定向
波分
(c)
(d)
基本结构
4.2 光 耦 合 器
目前，活动连接器有代表性且正在使用的结构有 以下几种，如图所示。
套管结构
光纤活动连接器
4.1 光纤连接器
4.1 光纤连接器 光纤活动连接器 套管结构的核心是插针与套筒。
插针是一个带有微孔的精密圆柱体，其结构和主 要尺寸如图所示。
插针的结构与主要尺寸
光纤活动连接器
4.1 光纤连接器
光纤活动连接器结构上差别很大，品种也很多， 但按功能可分成如下几部分：
4．方向性(Directivity)
方向性是光耦合器特有的技术指标, 是衡量器件定向 传输特性的参数。以X形耦合器为例，方向性定义为耦 合器正常工作时，输入一侧非注入光的一端输出的光 功率与全部注入的光功率的比值。
4.2.2描述光耦合器特性的一些技术参数
由 2 端输出的光功率 PIN2(out) 与全部注入的光
二、主要性能指标及测试方法
(1) 插入损耗
插入损耗是指光信号通过活动连接器后，输出 光功率相对输入光功率的分贝数，其表达式为
IL 10lg Pout / Pin
(dB)式中，Pin 为输入光功率； Pout
为输出光功率。插入损耗越小越好。
光纤活动连接器 (2) 回波损耗
4.1 光纤连接器
功率(即图中 1 端注入的光功率 PIN1 )之比
为
DL

10 lg

PIN2(out) PIN1

(dB)
X形耦合器的方向性
4.2.2 描述光耦合器特性的一些技术参数 5．均匀性(Uniformity)
对于要求均匀分光的光耦合器（主要是星形和树 形），由于工艺局限，往往不可能做到绝对的均 匀，用均匀性来衡量其不均匀程度：
复用器、光隔离器、光衰减器、光开关等。这些器件对 光纤通信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不 可缺少的。
第4章 光无源器件
光无源器件与电无源器件有许多相似之处， 电无源器件如插头、开关、电容、电阻、 电感等，是电路的重要组成部分。
光无源器件遵守光学的基本理论，即光线 理论和电磁场理论。
第4章 光无源器件
4.1 光纤连接器
2
4.2 光 耦 合 器 4.3 光隔离器与光环行器 4.4 光调制器 4.5 光 衰 减 器
4.1 光纤连接器
光纤连接器可分为两大类： 光纤活动连接器 光纤固定连接器
4.1 光纤连接器 一、基本结构及工作原理
光纤活动连接器基本上是采用某种机械和光学结 构，使两根光纤的纤心对接，保证95％以上的光 能通过连接器。
1．介质膜型 利用窄带干涉滤光膜（带通型）进行波长的选择，