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光无源器件
定义：不需要外加能源驱动工作的光电子器件 –光纤连接器（固定、活动,FC/PC,FC/APC） –光纤定向耦合器/分支器 –光分插复用器（OADM) –光波分/密集波分复用器（WDM/DWDM) –光衰减器（固定、连续） –光滤波器（带通、带阻） –光纤隔离器与环行器（偏振有关、无关） –光偏振态控制器、光纤延迟线、光纤光栅
第四章 集成光无源器件
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第四章 集成光无源器件
• 集成光无源器件概述 • 典型的集成光无源器件
波导透镜 Y分支、定向耦合器、多模干涉耦合器 MZ干涉仪 环形谐振腔 阵列波导光栅
• 光隔离器与环形器
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第四章 集成光无源器件
• 集成光无源器件概述 • 典型的集成光无源器件
波导透镜 Y分支、定向耦合器、多模干涉耦合器 MZ干涉仪 环形谐振腔 阵列波导光栅
• 微器件型
透镜、反射镜、棱镜等 分立光学元件
• 集成型
采用类似于半导体集成电路 的方法，把光学元件集成到同一块芯片上的集成光路
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集成光无源器件
• • • • 体积小、重量轻、集成度高 机械性能以及环境稳定性好 容易精确控制、重复性好 制作工艺与集成电路工艺相兼容，可以方便与其它光电子集成器件集 成于一个衬底上，实现单片集成的目的 • 虽然前期投入较大，但是在工艺成熟后很容易大批量生产，从而大大 降低单个器件的成本。
• 光隔离器与环形器
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光子产业
• 光电子产业：
以光技术为核心，结合微电子与 半导体技术，形成的各类器件、 组件、设备、服务等应用市场 的总和。广泛应用于信息、能 源、材料、航空航天、生命科 学、环境科学和国防军事等领 域。
• 绿色光电子产业：
以节能、环保、健康、安全为 特征的光电子技术，是现代光电产业发展的新趋势，是可持 续发展的必然要求。
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密集波分技术
• • • • 容量超大，光纤的巨大带宽资源 数据透明，与信号的速率和调制方式无关 扩容方便，波长的复用 成本低廉，节约大量光纤
光传输的划ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ代革命
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光器件： 光通信网络的基础
TDM WDM TDM WDM
传 输 网
交 换 网
接 入 网
用 户 网
光 有 源 器 件 支撑基础： 光 无 源 器 件
光器件与电器件的类比
电线 电阻 二极管 放大器 滤波器 电接插件 开关 光纤 光衰减器 光隔离器 光放大器 光滤波器 光连接器 光开关 调制器 三通（多通） 混频器 频率转换器 电源 探头 集成电路 光调制器 光耦合器 光波分复用器 光波长转换器 光源 光探测器 集成光路
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光有源和无源器件
光电子器件类型（通信）
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光纤通信用光电子器件
发射 •激光器 •调制器 •波长锁定 •接收器 •探测器 •收发模块
波分复用
放大器 •隔离器 •分路耦合器 •泵浦激光器 •增益平坦器件 •光衰减器 •掺铒光纤放大器 •拉曼放大器 •半导体光放大器
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光开关 •光交换开关 •耦合器 •上下路模块
•薄膜滤波器 •光纤光栅 •阵列波导光栅 •环行器 •波长交换器
按是否需要外加能源驱动工作分： • 光有源器件 • 光无源器件
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光有源器件
定义：需要外加能源驱动工作的光电子器件
–半导体光源(LD,LED,DFB,QW,SQW,VCSEL)
–半导体光探测器(PIN,APD）
–光纤激光器（OFL:单波长、多波长） –光放大器(SOA,EDFA) –光波长转换器(XGM,XPM,FWM) –光调制器（EA） –光开关/路由器
国内领军企业
一批世界知名、国内一流的民 族企业，引领国内同行 （华为、中兴、莱宝、大族等 ）
广东已形成明显的光电子产业带：广州、深圳、惠 州、东莞、佛山、珠海和中山地区。 广东光电子技术和产业发展水平总体上代表着国家 参与国际光电子领域竞争的综合实力与核心竞争力。
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光通信产业
包括：
• 1、各种规格的光纤和光缆，包括各种掺杂光纤、特殊结构光纤（保 偏光纤、色散渐变光纤、色散补偿光纤、大孔径光纤等）、光子晶体 光纤和塑料光纤； • 2、各种有源器件（激光器、发光管、探测器、放大器、发射模块、 接收模块等）和无源器件（耦合器、滤波器、衰减器、隔离器、环形 器、连接器、光互联、光分叉复用、光波分复用以及包含这些功能的 各种集成光子器件等； • 3、各种光通信测试仪器（功率计、波长计、光纤光谱分析仪、宽带 放大器、反射信号测试仪、信号发生器、通信信号分析仪等）与光纤 加工设备（光纤拉制机、光纤熔接机、光纤熔融拉锥机、光纤刻蚀机、 光纤抛磨机） • 4、光通信系统（时分复用、波分复用）和光网络系统（远程网、城 域网、接入网）
• 光电子成为“绿色”的五个关键要素（美国光电子产业发展协会）： 能够清洁可持续地产生或节约能量 减少污染 为环境创造可持续的发展 改善公众健康 降低温室效应气体的排放量
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广东的光电子产业
光电子产业是广东省最重要的支柱性产业之一。
广东拥有全国最大光电子企业集群
跨国企业
美国、欧洲、日本等国际 跨国光电子企业落户广东 (科锐、欧士朗、光联等)
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光无源器件
• 光无源器件是一种不 必借助外部的任何光 或电的能量，由自身 能够完成某种光学功 能的光学元器件。 • 其工作原理遵守几何 光学和物理光学基本 理论，各项技术指标、 各种计算公式和各种 测试方法与光纤光学 和集成光学息息相关。
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光功分器
波分复用器
光无源器件的分类
• 光纤型
熔融拉锥功分器、光纤光栅
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光通信的发展现状
• 经历了本世纪初的光通信泡沫沉寂多年后，光通 信近年来呈现出新一轮的发展。不同于以往的盲 目扩张，这次的迅速发展动力来自于是实实在在 的市场需求，也就是“带宽”。随着交互式网络 电视IPTV、网络游戏等高带宽业务的出现，人们 对带宽的需求急剧增加，光纤从光网络的干线网 络、城域网络向接入网延伸。作为 “最后一公里” 的解决方法，光纤到户（Fiber to the Home，简 称FTTH）以及无源光网络（Passive Optical Network，简称PON）近年来在全球范围内的大 面积的铺开，增加了对集成光器件的需求，极大 地促进了相关集成光子器件的发展。