光纤通信基础_第四章 光无源元件（光无源元件的结构形式、光纤的接续损耗与光纤连接器）

Optical fiber communication 第四章光无源元件 1第四节光无源元件的结构形式 第二节光纤的接续损耗与光纤连接器 第三节光浪导的横向耦合与耦合器 第四节浪分复用元件 第五节光学谐振腔 第六节光调制器 ■第七节偏振控制器 第八节光隔离器

1 - 1 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 第四章 光无源元件 ▪ 第一节 光无源元件的结构形式 ▪ 第二节 光纤的接续损耗与光纤连接器 ▪ 第三节 光波导的横向耦合与耦合器 ▪ 第四节 波分复用元件 ▪ 第五节 光学谐振腔 ▪ 第六节 光调制器 ▪ 第七节 偏振控制器 ▪ 第八节 光隔离器

Optical fiber communication 节光无源元件的结构形式 22021/2/19 用途:连接器、耦合器、波分复器、波复用器、光调制器、光偏振 控制器、光隔离器 结构:体块型、全光纤型和浪导型

1-2 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 第一节 光无源元件的结构形式 用途：连接器、耦合器、波分复器、波复用器、光调制器、光偏振 控制器、光隔离器 结构：体块型、全光纤型和波导型

cm第光纤得持续损耗和光纤的连接器 光纤的连续损耗 A、参数 R 耦合的有效性用传输系数T或耦合损耗L表示。 若输入光纤发出的光功率为P输出光纤接收的光功率为 L(dB)=-10T=10g

1-3 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 第二节 光纤得持续损耗和光纤的连接器 一、光纤的连续损耗 A、参数 PT PR 耦合的有效性用传输 系数T或耦合损耗L表示。 若输入光纤发出的光功率为 ，输出光纤接收的光功率为 则： PT PR T R P P T = R T P P L(dB) = −10lg T =10lg

Optical fiber communication B、引起光纤损耗的原因 间隙 Axial offset D 横向偏移 Later offset 6 倾斜角 Tilt 端面不齐 Scattering/reflections 棋式矢配 Mode mismatch

1-4 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications B、引起光纤损耗的原因 间隙 Axial offset D 横向偏移 Later offset  倾斜角 Tilt 端面不齐 Scattering/reflections 棋式矢配 Mode mismatch

Optical fiber communication 單模光纤的耦合 Coupling to single Mode Fibers Incoming field single Mode Fiber Si ++ Propagating mode Non-progating modes

1 - 5 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 二、单模光纤的耦合 （Coupling to single Mode Fibers ）

Optical fiber communication -62021/2/19 To find the coupling coefficient we must calculate how much of the incident field is in the propagating i mode E=∑c,E EE where c

1-6 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications To find the coupling coefficient we must calculate how much of the incident field is in the propagating mode

Optical fiber communication 72021/2/19 Gaussian Approximation to the HE11 mode 1、LPo膜均匀的横向电场分布用 Gaussian Fuction来近似 2、该近似对大多数的光纤模式计算是正确的 3、例外是 cross- talk calculation 4、采用 Gaussian approximation,横向电场 2 E=2P exp(exp(iB) Eos S P:峰值功率 采用 Gaussian approximation的主要问题在于找 出合适的横场半径So

1-7 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 1、LP01膜均匀的横向电场分布用Gaussian Fuction 来近似 2、该近似对大多数的光纤模式计算是正确的 3、例外是cross-talk calculation, 4、采用Gaussian approximation,横向电场 三、Gaussian Approximation to the HE11 mode 2 exp( )exp( ) 2 2 0 2 0 i z s r n s Ex P     = − − P：峰值功率 采用Gaussian approximation的主要问题在于找 出合适的横场半径S0

Optical fiber communication 82021/2/19 5、对阶跃光纤(经验公式) 0.65+1.619-1.5+2.87-6 对抛物线型折射率分布光纤,且V较大时 2 +0.2-15+1801=6 V:归一化率项

1-8 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 5、对阶跃光纤（经验公式） 对 的抛物线型折射率分布光纤，且V较大时 V：归一化率项 1.5 6 0.65 1.619 2.87 − − = + V + V a s  = 2 1.5 6 0.2 18.01 2 − − = + V + V a V s

Optical fiber communication 92021/2/19 四、存在纵向光纤隙D时( including Mode matching) A、归一化光纤间隙( Axial offset of Mode Matching) 3~0413 n3:两光纤方向面间的介质折射率指数 S1、S2:两单模光纤的模场半径 B、传输系数 4(4z2+S1/S2) T (4z2+(S1+S2)/S2)2+4zS1/S

1-9 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 四、存在纵向光纤间隙D时（including Mode matching） A、归一化光纤间隙（Axial offset of Mode Matching） n3：两光纤方向面间的介质折射率指数 S1、S2：两单模光纤的模场半径 B、传输系数 3 0 1 3 n k s s D Z = 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 (4 ( ) / ) 4 / 4(4 / ) z S S S z S S z S S T + + + + =

Optical fiber communication 102021/2/19 当D=0 2S, T=T 12 S2+S2 T=|0|2 0:输入光纤在输出光纤中激发岀的单模光场的幅度 传输损耗L(dB)=10g|l2 C、当S1/S2偏离越远损耗越大T—S1/S2 D、T—D/a 传输系数对光纤截面间隙的变化不太大不太敏感;同样间隙D光 纤芯径大时连接损耗小

1-10 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 当D＝0 T=|l0 | 2 L0：输入光纤在输出光纤中激发出的单模光场的幅度 传输损耗L（dB）＝10lg |l0 | 2 C、当S1/S2偏离越远损耗越大 T——S1/S2 D、T——D/a 传输系数对光纤截面间隙的变化不太大不太敏感；同样间隙D光 纤芯径大时连接损耗小。 2 2 2 2 1 1 2 0 2         + = S S S S T T