DWDM
• filters • Fiber gratings • Circulators • Mux/Demux
modules
Amplifiers
• Isolators • Tap couplers • Pump lasers • Attenuators • Integrated
amplifiers • SOAs
1.3 光衰减器—Attenuator
根据工作原理分类：
横向位移型光衰减器
位移型光衰减器
纵向位移型光衰减器
光衰 减器
直接镀膜型光衰减器 （吸收模或反射模型）
衰减片型光衰减器
液晶型光衰减器
光衰 减器
固定光 衰减器
可变光 衰减器
尾纤式固定光衰减器
转\变换器式 固定光衰减器
SC—FC型、 FC— ST型、 SC—ST型、
1.2 光连接器—Connector
技术指标：
插入损耗：光信号通过连接器之后，其输出光 功率相对输入光功率的比率的分贝数。
L 10 lg Pout (dB) Pin
回波损耗：反射损耗，光纤连接处，后向反射
光相对输入光的比率的分贝数。
LR
10 lg
PR Pin
(dB)
重复性和互换性
损耗 来源
Switching
• Optical Switches
• Circulators • Couplers • Add/drop
modules
第一部分 基本光器件
1.1 光器件概述 1.2 光连接器Connector 1.3 光衰减器Attenuator 1.4 光耦合器Coupler 1.5 光复用器与滤波器Multiplexer and
Issues -- Additional Component
光源的外调制技术
调制信号不直接施加在LD上，而是施加在光调 制器上。
外调制技术分类： 电光调制 Electrooptic Effects 电致吸收 Electro-Absorption Effects 磁光调制 Magnetooptic Effects 声光调制 Acoustic Modulators
接，可以直接插拔。
FC型：螺纹连接。 外部材料为金属
LC型：卡口式连接
第一部分 基本光器件
1.1 光器件概述 1.2 光连接器Connector 1.3 光衰减器Attenuator 1.4 光耦合器Coupler 1.5 复用器与滤波器Multiplexer and
Filter 1.6 光隔离器与环行器
SC型、FC型、ST型
小可变光衰减器 步进可变光衰减器 连续可变光衰减器
机械型 智能型
技术指标：衰减量、精度、反射、插损
固定光衰减器
尾纤式
衰减量调 节旋钮
第一部分 基本光器件
1.1 光器件概述 1.2 光连接器Connector 1.3 光衰减器Attenuator 1.4 光耦合器Coupler 1.5 复用器与滤波器Multiplexer and
直接调制和外调制
• Direct Modulation of Laser Diode
Bias + DATA
Laser
Issues -- Complex Dynamics Yield
• External Modulation of Laser Diode
Bias
Bias + DATA
Laser
Modulator
其中电光调制和电致吸收最为常用。
电光效应光调制器
电光效应：电压施加于某些电光晶体(如LiNbO3 ) ， 导致晶体折射率发生变化，引起通过该晶体的光波 特性发生变化。
折射率变化n与外加电场E有着复杂的关系，可近 似地认为n与(r E+R E2)成正比。
普科尔(Pocket)效应：
晶体折射率与外加电场 幅度成线形变化
Filter 1.6 光隔离器与环行器
光器件概述
•作用: 实现光信号的连接、能量分路/合路、波长复用/解 复用、光路转换、能量衰减、方向阻隔、光-电-光转换、 光信号放大、光信号调制等功能。是构成光纤通信系统的 必备元件。光器件是具有上述一种功能的元器件的总称。
•类型：无源、有源 包括：光连接器、光衰减器、光耦合器、光复用器、光
SOP Light in
Polarizer
Blocked
Faraday rotator
Light out Polarizer
Reflect light
与输入偏振态有关的光隔离器的工作原理
光环形器
基本原理：工作原理等同于隔离器，
光传送顺序：12 3 4 （三端口，四端口，多端口）
主要特性： • 插入损耗
PN结中间插入的半导体材料近似为本征半导体 (Intrinsic)，因此这种结构称为PIN光电二极管。
I区高阻抗,电 压基本都落在I
区
PIN光电二极管及反偏时各层的场分布
雪崩光电二极管APD
• PIN:1个光子最多产生一对电子-空穴对,无增益 • APD:利用电离碰撞, 1个光子产生多对电子-空穴对,有增益 • 工作过程：
输出功率的比值。
Le 10 lg
Pin dB
Pi
3、串扰：一个端口的输入信号与散 射或反射回另一个输入端口的光功率 间的隔离度。以22光纤耦合器为例：
串扰＝10
lg
P3 P0
[dB]
4、分光比或耦合比：输出
端口间光功率分配的百分比
SR
Pi
100%
Pi
3dB coupler
第一部分 基本光器件
光纤通信中的关键光电子器件
第一部分 基本光器件 第二部分 光调制器和检测器 第三部分 光放大器
Components and Modules in DWDM Networks
Transmission
• Source lasers • Modulators • Receivers • Detectors
22光纤耦合器
输入功率 P0 P4
P3
串扰
L
锥形区域
直通功率 P1
Z 耦合区域
L 锥形区域
P2 耦合功率
P0
P1
•技术指标：
P3
P2
1、插入损耗：特定的端口到另一端 口路径的损耗。如从输入端口i到输 出端口j的路径中的插入损耗为：
Li j
10lg
Pi Pj
[dB]
2、附加损耗：输入功率对总的
当一个光子被半导体吸收就产生一个电子—空穴对。在外 加电压建立的电场作用下，电子和空穴就在半导体中渡越
并形成电流流动，称为光电流，其电流大小Ip与入射光功 率Pin成比例：
I RP p
in R—光电检测器的响应度（A/W）
PIN光电二极管(1)
在PN结间插入一层非掺杂或轻掺杂半导体材料，
以增大耗尽区宽度w，提高响应度的要求。由于
• 从光源调制角度看，有两种方法实现光调制，其一， 将调制信号直接注入激光器（调制激光器驱动电流）， 而实现激光输出光强度等参数的调制--内调制或直接 调制；其二，将调制信号控制激光器后接的外调制器， 利用调制器的电光、声光等物理效应使其输出光的强 度：强度调制、相位调制、偏振 调制等。
Filter 1.6 光隔离器与环行器
1.4 光耦合器—Coupler
定义：对同一波长的光功率进行分路或合路 类型：
Y型、X型22耦合器、1N型、MN型
功能：光信号的分配、合成、提取、监控等。
2
1
2
1
3
4
3
工作原理
Put the cores close enough together to get a coupling effect All now depends on the length of the coupling section
入射光-吸---收---一对电子-空穴对(一次光生电流)外---电--场---加--速---与晶格碰撞电离---------多对电子-空穴对(二次光生电流）
耗尽层仍为I 层，起产生一 次电子－空穴 对的作用。
增加了一个附加 层，倍增区或增 益区，以实现碰 撞电离产生二次 电子－空穴对。
• 隔离度 • 价格
三端口光环行器
四端口光环行器
Isolators
Isolator/coupler hybrids 复合型Coupler和Isolator）
第二部分 光调制器和光检测器
2.1 光调制器 2.2 光检测器 2.3 光接收机
2.1 光调制器Modulators
光调制器：实现从电信号到光信号的转换 光调制的分类：
If two mixed signals (of different wavelengths) are injected into a coupler the power transfer between the waveguides has a different period for each wavelength. The coupling lengths are strongly wavelength dependent!
•低的插入损耗(对正向入射光，~1dB) •高的隔离度(对反向反射光，40~50dB) •原理：一般由起偏器、检偏器和旋光器组成。
起偏器与检偏器的透光轴成450角，旋光器使通过的光发生450 旋转。当垂直偏振光入射时，全部通过起偏器。经旋光器后， 光轴旋转450，恰与检偏器透光轴一致而获得低损耗传输。如 果有反射光出现且反向进入隔离器的只是与检偏器光轴一致的 那一部分光，经旋光器被旋转450 ，变成水平线偏振光，正好 与起偏器透光轴垂直，所以光隔离器能阻止反射光的通过。