【正文】 of Lightwave TechnologyWDM的工作原理 在 1300~1600 nm光譜范圍內(nèi)，以一定的間隔隔開的多個波長可以在同一根光纖中獨立傳播。 隔離器 Institude of Lightwave TechnologyMagoOptic (Faraday) Effects ? Faraday Rotation 法拉第旋轉(zhuǎn)器是使入射光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)變化，旋轉(zhuǎn)的角度由下式?jīng)Q定： 式中 L是法拉第旋轉(zhuǎn)器的長度， H是法拉第旋轉(zhuǎn)器沿光束傳播上所加的磁場強度，單位為 A/m（安培 /米），對石英光纖， （弧度 /安培）。 單色儀 是只輸出單色譜線的光譜儀器，常與其他分析儀器配合使用。 例如，設有光振幅分別為 A1和 A2的兩個相干光束。在兩個相對的反射鏡表面鍍有反射膜，其反射率通常達 95％以上。陀螺儀多用于導航、定位等系統(tǒng)。陀螺儀主要是由一個位于軸心可以旋轉(zhuǎn)的剛體轉(zhuǎn)子構成。正交檢測方式的優(yōu)點是探測相位靈敏度最高。( 1 )干涉條件（必要條件）： 補充條件： 疊加光波的光程差不超過波列的長度 滿足干涉條件的光波，叫相干光波； 其光源稱為相干光源。 1 2 環(huán)形器 3 3 環(huán)形器 Institude of Lightwave Technology光功率的檢測 光纖損耗的檢測 光譜的檢測 光相位的檢測 Institude of Lightwave Technology光譜的測量 O C S U L E Typical fiber loss spectrum over transmission bands, mainly linked to silica glass properties. 0 1250 1350 1450 1550 1650 Wavelength (nm) Fiber loss (dB/km) ? Loss has to be controlled over a wide spectrum. Institude of Lightwave Technology將復色光分離成光譜的光學儀器。 隔離器由三個功能部件組成， 輸入偏振器（起偏器），法拉第旋轉(zhuǎn)器和輸出偏振器（檢偏器 )。因為標準單模光纖的數(shù)值孔徑是 ，這相當于 （ NA=sinθ0），所以 80的傾斜角使反射光角度大于接收角。另一類是連接器加工裝配引起的外部損耗。 （ dB與 dBm） 光纖衰減定義 ) ( lg 10 ) ( 2 1 dB p p A ? ? 1 p 2 p Institude of Lightwave Technology 若光纖是均勻的 ， 則還可以用單位長度的衰減即衰減系數(shù) α來表示： （ 2） ) / ( lg 10 1 ) ( 1 ) ( 2 1 km dB p p L A L ? ? ? ? a Institude of Lightwave Technology光纖衰減的測量方法 （單模） Test methods for the attenuation ?剪斷法 The cutback technique ?光時域反射法 （后向散射法） (measurement of optical time domain reflection━━ OTDR) The backscattering technique ?插入法 The insertion loss technique Institude of Lightwave Technology剪斷法 The cutback technique 包層模濾除器 （轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠＃? 注入系統(tǒng) (充分激勵基模 ) 白光源 （ 3） LD（ 1） LED， EDFA（ 2） 此處 剪斷 檢測器、鎖相放大， A/D轉(zhuǎn)換，計算機處理顯示（ 3） 光譜儀 （ 2） 光功率計（ 1） 光探測器 （光譜特性要求） 鹵鎢燈 、 斬波器 、 鎖相放大器 單色儀 被測光纖 （清潔、光滑、垂直纖軸） 濾模器 （去高階模） 1 2 Institude of Lightwave Technology2022年 6月 n 將被測光纖接入測量系統(tǒng)，得到 n 保持注入條件不變，在 2米處減斷光纖，得到 n 1— 2兩點間的損耗和衰減系數(shù)由 式 1和 式 2計算得到。 上升時間和下降時間 圖 10%~90%上升時間和下降時間 Institude of Lightwave Technology光電二極管脈沖響應 1. 為了獲得較高的量子效率，耗盡區(qū)寬度 w必須大于 1/as (吸 收系數(shù)的倒數(shù) )，以便可以吸收大部分的光； 2. 同時如果 w較大，會讓二極管結電容 C變小，于是 RLC常數(shù) 變小，從而得到較快的響應； 3. 但是過大的 w會導致渡越時間的增大 折衷取值范圍： 1/as w 2/as 不同參數(shù)條件下，光電二極管的脈沖響應 Institude of Lightwave Technology帶寬 設 RT是負載電阻和放大器輸出電阻的組合， CT是光電二極管結電容和放大器輸入電容之和，則檢測器可以近似為一個RC低通濾波器，其帶寬為： TT CRB ?2 1?例：如果光電二極管的電容為 3 PF， 放大器電容為 4 PF， 負載電阻為 1 K歐姆，放大器輸入電阻為 1歐姆，則 CT = 7 PF，RT =1 K歐姆，所以電路帶寬： 如果將負載電阻降為 50歐姆，電路帶寬增加為 455 MHz。 代入相應數(shù)值后 ， 可以得到： 從上式可以看出：在工作波長一定時 ，η 與 ρ 具有定量的關系 。 ASE: 發(fā)輻 射， 輸 出 功率 較 高 ； 出光 頻譜較寬 ，也在幾十 nm。 2. 在一些需要功率高、調(diào)制速率快、單色性好的光源的傳感器設計中需要 Laser。 n 這是一種強激發(fā)狀態(tài)下定向的輻射現(xiàn)象，當激發(fā)密度足夠高時，自發(fā)發(fā)射的光子受激放大呈雪崩式倍增，發(fā)光強度隨激發(fā)強度超線性地急劇增加，譜線寬度變窄，由初始的自發(fā)發(fā)射占主導地位很快地演變?yōu)橐允芗ぐl(fā)射為主要特征。 Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology Institude of Lightwave Technology光電檢測器的特性指標 光電檢測器的工作特性 1. 響應度 在一定波長的光照射下 ， 光電檢測器的平均輸出電流與入射的平均光功率之比稱為響應度 (或響應率 )。 它取決于以下三個因素： 耗盡區(qū)的光載流子的渡越時間； 耗盡區(qū)外產(chǎn)生的光載流子的擴散時間； 光電二極管以及與其相關的電路的 RC時間常數(shù)。 4. APD的倍增因子 Institude of Lightwave Technology5. 光電檢測器的噪聲 輸出端光信噪比： S/N = 光電流信號 /(光檢測器噪聲功率 +放大器噪聲功率 ) 為了得到較高的信噪比： 1. 光檢測器具有較高的量子效率，以產(chǎn)生較大的信號功率 2. 使光檢測器和放大器噪聲盡可能的低 h v( 雪 崩 ) 光 電 二 極 管光 電效 應雪 崩倍 增放 大電 路量子噪聲暗電流噪聲過剩噪聲熱噪聲 Institude of Lightwave Technology光功率的檢測 光纖損耗的檢測 光譜的檢測 光相位的檢測 Institude of Lightwave Technology