光衰减器

光衰减器

光无源器件基础性研究
   摘要：光电子技术的迅速发展，已渗入到信息技术领域的各个方面。通信主要解决传输和交换技术问题。光波的本征带宽高达200THz，低损耗石英光纤在1。55um波长处的窗口带宽也可达到25THz。要达到Tb/s级超大容量传输的需要，必须应用光电子技术、窄线宽(100KHz)集成化半导体激光器。
关键字：光纤通信、光无源器件、光纤的连接损耗、光隔离器、光隔离器、光开关器件、光衰减器。
光无源器件的结构形式基本可分为三种类型：体块型、全光纤型和导波型。体块型：是用分立元件组成的，也称为分立元件型。如：在玻璃片上镀吸收材料制成光衰减器；在玻璃片两面镀高反射膜制成光滤波器；用闪耀光栅制成光波分复用/解复用器。特点：不能直接与光纤线路连接，要用耦合元件，因而损耗较大。
全光纤型：由光纤做成，如直接耦合式光纤连接器、光纤方向耦合器、星型耦合器、光纤滤波器等。制作中用到光纤的切割、熔融、拉伸，光纤端面的研磨、抛光、镀膜等工艺。在这类元件中需要用一些金属或介质材料，但那仅是作为结构或封装零件而不介入光路。特点：体积小、重量轻、结构紧凑、抗电磁干扰，可直接接入光路，因而附加损耗低。光波导型：用平面或带状介质光波导构成，多用钛（Ti）扩散的铌酸锂（LiNbO3）波导。光波导的不同形式：(a)直波导；(b)S型弯曲；?Y型分支；(d)M-Z干涉型；(e)定向耦合型；(f)X型分支。
光纤的连接损耗：光纤输入光功率PT，输出光功率PR，传输系数T= PR/ PT，偶合损耗为：L(dB)=-10lgT=10lg(PR/ PT)引起连接损耗的原因有两类：1、相互连接的两光纤参数如芯径、折射率的失配；2、光纤偶合不完善、有缺陷；如间隙、位移、轴、倾斜和端面不平整等。光纤连接器（Connector）
光纤通信对无源器件基本要求：1)插入损耗小；2)插拔方便；3)重复性好；4)互换性好；5)价格低廉。形式繁多，可分为两类：对接耦合式（近场型）和透镜耦合式（远场型）。从使用对象来分，有多模光纤连接器和单模光纤连接器，单模连接器的要求更为严格。缺点是对端面间隙、横向位移的变化敏感；而且容易造成端面污染。

C型插孔和爪型插孔都有一定的弹性，便于两连接光纤间准确准直，可用于单模光纤连接器。端面接触不好时，存在菲涅尔反射，除增加损耗外，还会使反射波返回光源，使光脉冲变形，误码率增加。反射损耗系数R(dB)=-10lg(PR/PO)平面型接触的反射损耗系数一般在40dB左右。优点是加工简单；工艺成熟；成本低廉，因此广泛使用。PC(Physical connect)型接触的反射损耗系数一般可达48dB。这是由于接触紧密。亦称物理接触型。APC(Angle Physical connect)型接触的反射损耗系数一般可达55dB。接触更为紧密，但工艺较为复杂。
光调制器(Modulator)：调制方式有内调制和外调制两种。内调制通过改变半导体激光器的注入电流来改变光频的参数（强度、频率等）。C外调制：是由独立于光源之外的外调制器完成的，不会影响光源的工作稳定性，可得到较高的传输质量。按作用分为相位调制器和强度调制器两种。主要介绍强度调制器。强度调制器有三种形式：1)利用相位调制器构成的干涉型强度调制器；2)利用相位延迟器和起偏器构成的偏振型强度调制器；3)定向耦合器型强度调制器。

透镜耦合式光纤连接器：透镜可分两大类，厚度分布和折射率指数分布。厚度分布是透镜的厚度随离开光轴的距离而变化的透镜；如球或柱透镜。折射率指数分布是透镜的折射率指数随离开光轴的距离而变化的透镜；如自聚焦棒透镜。光耦合器作用之一是将光信号进行分路和合路。原理：利用瞬逝场来进行光能量交换，以达到光分。光分支的目的是开角过大会导致过剩损耗，一般在1°到2°之间。