【正文】 出方向的光相比存在 ???的相位滯后。反之，從端口 2和端口 3輸入的光信號(hào)也可以從端口 1和端口 4輸出。 為了提高物理接觸的效果就必須減少接觸面積 ， 因?yàn)樾∶娣e的質(zhì)量可以更加有效地控制 。 第三種方法就是用插針體來保護(hù)裸光纖 。這些透鏡既可以準(zhǔn)直從傳輸光纖出射的光，也可以將擴(kuò)展光束聚焦到接收光纖的纖芯處，光纖到透鏡的距離等于透鏡的焦距。 對(duì)接類型的連接器采用金屬 、 陶瓷或模制塑料的套圈 ， 這些套圈可以很好地適配每根光纖和精密套管 。在孔的兩端做成圓錐形以便于光纖插入。然后將兩根光纖使用粘合劑連接在一起或先用蓋片將兩根光纖固定。 光纖連接方法包括光纖熔接法 、 V型槽機(jī)械連接和彈性管連接 。由于這些參數(shù)與生產(chǎn)廠家相關(guān)，因而使用者不能控制特性的變化。若角錯(cuò)位小于2176。 這些損耗如圖 。反射不僅增加了連接器的損耗。 1010 l og ( )pILp??? 2． 回波損耗 回波損耗指的是從無源器件的輸入端口返回的光功率與輸入光功率的比例 ， 定義為 （ 62） 其中 ， P0是發(fā)送進(jìn)輸入端口的光功率 ，Pr指的是從同一個(gè)輸入端口接收到的返回的光功率 。光連接器基本都是由插頭和插座組成，在插頭內(nèi)精密安裝一個(gè)插針，光纖就固定在插針中。外部損耗又稱為機(jī)械對(duì)準(zhǔn)誤差或連接錯(cuò)位損耗 ， 它顧名思義是由于光纖之間的連接錯(cuò)位引起的損耗 。如果兩根光纖直接對(duì)接，則必須接觸在一起，光纖分得越開，光的損耗越大。 ，則耦合損耗不會(huì)超過 dB。 (c) MFD1MFD2 （ 2） 光纖連接方法 光纖連接是指兩根光纖之間的永久或半永久連接 ， 它的典型應(yīng)用在于建立一個(gè)很長的光鏈路 ， 或者用在不需要經(jīng)常連接和斷開光纖的情況中 。 這種技術(shù)產(chǎn)生非常小的連接損耗 （ 典型的平均值小于 dB） 。使用它連接多模光纖可以得到和商用熔接機(jī)同一大小范圍的連接損耗，但它所需要的設(shè)備和技巧卻要少得多。 圖 彈性管連接 （ 3） 常用的幾種連接器 光纖連接器常采用螺絲卡口 、 卡銷固定 、推拉式三種結(jié)構(gòu) 。而雙錐形的連接器使用了錐形套筒以便接納和引導(dǎo)錐形套管。 為了減小插入損耗 ， 可使用三種方法 。 回射發(fā)生在纖芯之間空氣的交界面上 ， 為此安裝人員提出了有效的解決方法：將兩個(gè)連接器通過物理接觸 （ PC） 來減小它們之間的空氣縫隙 。 ? 2． 光耦合器 （ Couplers） 光通信中經(jīng)常需要把多個(gè)光信號(hào)耦合到一起，或?qū)⒐庑盘?hào)分到多根光纖中，光耦合器可以實(shí)現(xiàn)這些功能。由于被拉伸的部分光纖芯徑變細(xì)，使更多的光場在纖芯外傳輸而耦合進(jìn)另一光纖中。用熔融拉錐法制作耦合器成本低，器件的性能穩(wěn)定，插入損耗小，在實(shí)際系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 2 2耦合器的插入損耗的典型值為 dB。 這種應(yīng)力引起光纖的感生雙折射，使輸入光在兩個(gè)偏振方向上產(chǎn)生相移，從而起到控制偏振的作用。干涉曝光法是指先形成紫外光周期模式（周期在 1 μm 以下） ,再從光纖側(cè)面進(jìn)行照射。圖 原理示意圖。 圖 FBG應(yīng)用示例 （ 2）啁啾光纖光柵 啁啾光纖光柵是指光纖中的折射率調(diào)制幅度不變，而周期沿光柵軸線變化的光柵，其制作方法是在光纖上刻出一系列不等間距的光柵，光柵上的每一點(diǎn)都可以看成是一個(gè)本地布拉格光柵的通帶和阻帶濾波器，其周期沿傳輸方向 z的變化可以表示為 （ 616） 式中 c 是周期的線性變化斜率，數(shù)值可以取正值，也可以取負(fù)值，其結(jié)構(gòu)如圖 示。輸入光功率 Pi經(jīng)第一個(gè) 3dB耦合器后等分為 Pi1和 Pi2兩部分 ,光功率可以表示為 （ 617） （ 618） （ 619） i i ip E E??li e itE A i??2i1 i 2 2App?? 圖 MZ濾波器的結(jié)構(gòu)和透射譜 它們分別在長度為 L1和 L2的光波導(dǎo)中傳輸，為簡化分析，暫不考慮耦合器對(duì)兩束光帶來的相移。當(dāng)光信號(hào)輸入到耦合器時(shí)，被按一定比例分成兩束，在光纖環(huán)路中沿不同方向傳輸，然后再耦合器中再次相遇，輸出光功率的大小取決于兩束光在線性疊加時(shí)的相位差。圖 （ a）所示的機(jī)構(gòu)的基本原理與上述的 NOLM類似，但有以下幾點(diǎn)需要注意。 光學(xué)無源器件 ? 偏振分束器 先將大量路數(shù)的波分復(fù)用信號(hào)分成奇偶兩組，然后對(duì)這兩組信號(hào)進(jìn)行偏振服用是超大容量的光纖通信系統(tǒng)的一種解決方案，在這種系統(tǒng)中需要偏振分束器。 光隔離器應(yīng)允許正向輸入光以最小的損耗通過，并能最大的阻止反向光通過，對(duì)正向光和反向光的損耗分別用插入衰減和隔離度表示。適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)器的長度和施加其上的磁場強(qiáng)度，使光場的偏振面在旋轉(zhuǎn)器中向右旋轉(zhuǎn) 45186。因此隔離器總是設(shè)計(jì)成與偏振無關(guān)。 。 現(xiàn)在環(huán)行器的插入損耗可以降到 ，隔離度達(dá)到 70dB以上，偏振敏感性低于，回波損耗大于 50dB。00( ) s i n c o sr z r z r z? ? ?? ? ?00d2,d znrrLz ???? ?? 在自聚焦透鏡中，入射光線的軌跡是一條正弦曲線，而且所有的入射光線都有相同的周期，稱之為自聚焦透鏡的節(jié)距，表示為Ln 。 c o s 2 2 c o sc o s c o sll A B B C l l? ???? ? ? ? ? ?2 ln??? ? ? ??2 c o sTnlm?? ?? 光柵 廣義上講，任何一個(gè)具有周期性空間結(jié)構(gòu)或周期性光學(xué)性質(zhì)的衍射屏都是一個(gè)光柵。角色散本領(lǐng)是相距為單位波長的光波散開角度，其表達(dá)式為 （ 634） 式中， ? 和 ? 分別為散開的角度和光波長。 （ 1）中心波長和通帶特性 中心波長是指各信道的中心波長。當(dāng)入射光被準(zhǔn)直后，照射到光柵上，由于光柵的角色散作用，不同波長的光以不同角度出射，然后經(jīng)透鏡匯聚到不同的輸出光纖，從而完成波分解復(fù)用功能。它是由自聚焦透鏡和濾光片組成。它是一種串行器件，當(dāng)復(fù)用路數(shù)較多時(shí)，各路的插入損耗差異較大，但各信道間的串?dāng)_可以做到較小。 精確設(shè)計(jì)陣列波導(dǎo)的路徑數(shù)和長度差，可以使不同波長的信號(hào)在第二個(gè)平面耦合波導(dǎo)輸出端的不同位置形成主極強(qiáng)，分別耦合到不同的輸出波導(dǎo)中，從而起到解復(fù)用的作用。 2gsccgcmnddf n dc ndnnnd??????????????? 其中 ， c 是光速 ， ng 是通道陣列波導(dǎo)的群折射率 。我國國標(biāo)規(guī)定的復(fù)用器和解復(fù)用器的相關(guān)參數(shù)應(yīng)滿足表 。 波導(dǎo)由雙折射材料制成 ， 只允許最低次模 TE和 TM模在其中傳播 。下圖給出了一個(gè)與偏振無關(guān)的AOTF的原理框圖。 輸出偏振器組合 TE模和 TM模。大型或級(jí)聯(lián)光開光一般要求具有嚴(yán)格無阻塞特性。插損越小越好。機(jī)械型光開關(guān)在最近幾年已得到廣泛的應(yīng)用，但隨著光網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這種開光難以適應(yīng)未來高速、大容量光傳送網(wǎng)發(fā)展的需求。轉(zhuǎn)換狀態(tài)通過靜電控制使微鏡發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)微鏡為水平時(shí)，可使光束通過該微鏡，當(dāng)微鏡旋轉(zhuǎn)到與硅基底垂直時(shí)，它將反射入射到它表面的光束，從而使光束從該微鏡對(duì)應(yīng)的輸出端口輸出。盡管由于需求不足和開發(fā)投資巨大，MEMS 的研發(fā)受通信和信息的低迷而遇到很大困難，但它將對(duì)未來光交換的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。MZI 波導(dǎo)一般生成在硅基底上，兩個(gè)波導(dǎo)壁具有相同的長度，其上渡有金屬薄膜加熱器形成相位延遲器。熱光開關(guān)可以用硅基材料制作，也可以用聚合物材料制作。它很容易從開發(fā)階段向大規(guī)模的生產(chǎn)，開關(guān)矩陣的規(guī)模可以允許擴(kuò)展到數(shù)百個(gè)端口。它在一塊芯片上將電、機(jī)械和光合成一體，透明傳送不同速率、不同協(xié)議的業(yè)務(wù)，是一種有廣泛的應(yīng)用前景的光開關(guān)。 （ 4）串?dāng)_ 串?dāng)_是指某輸出端口的功率除了有來自希望的輸入端口外．還有來自不希望的輸入端口的功率，二者的光功率之比稱為串?dāng)_。 光開關(guān)的性能參數(shù) （ 1）開關(guān)速度 光開關(guān)的開關(guān)速度或稱開關(guān)時(shí)間是一個(gè)重要的性能指標(biāo)。 3. AOTF的通帶 布拉格條件決定了被選擇的波長 ， 濾波的通帶寬度是由聲光相互作用的長度決定的 ， 相互作用的長度越長 ， 濾波器的通帶越窄 ， 這可由 AOTF的功率轉(zhuǎn)換透過率函數(shù)與波長的關(guān)系得到證明 。 與偏振無關(guān)的 AOTF的原理框圖 2. AOTF的原理 AOTF的工作原理如下：兩個(gè)構(gòu)成馬赫 曾德 爾結(jié)構(gòu)的鈦 (Ti) 波導(dǎo)被鏤 蝕在LiNbO3雙折射半導(dǎo)體中 。聲音換能器將電能轉(zhuǎn)換成聲波在波導(dǎo)中傳輸， 如果輸入光波的波長為?1 ?2… ?N，由于聲波在波導(dǎo)中傳播引起的介質(zhì)折射率的周期性變化，其作用相當(dāng)于形成了光柵，當(dāng)光波的波長滿足布拉格（ Bragg）條件時(shí)，則 TE模的能量會(huì)轉(zhuǎn)移到 TM模，因而能通過偏振器輸出，其余的被拒絕。這種器件是一種梳狀濾波器，可以對(duì)信號(hào)的頻譜進(jìn)行梳理和交織，也稱為光數(shù)字波分復(fù)用器 ，如圖 。 ?x是輸入 /輸出波導(dǎo)在平面波導(dǎo)端面處的間隔。 圖 AWG的原理結(jié)構(gòu)和輸出特性 由圖 （ a）可知 AWG的結(jié)構(gòu)，它將N個(gè)輸入波導(dǎo)、 N個(gè)輸出波導(dǎo)、兩個(gè)聚焦平面波導(dǎo)（星形耦合器）和通道陣列波導(dǎo)集成在單一襯底上，使得輸入 /輸出波導(dǎo)的位置和陣列波導(dǎo)的位置滿足羅蘭圓規(guī)則。可以看出，此解復(fù)用器通帶特性良好，頂部平頂較大，邊沿較陡峭。其基本原理可以通過每層薄膜的界面上多次反射和透射光的線性疊加來解釋。為減小服用信道的串音，復(fù)用信道的波長間隔應(yīng)遠(yuǎn)大于器件能夠分辨的最小波長差。 （ 2）信道隔離度和串?dāng)_ 信道隔離度定義為第 i 信道輸出端口測得的信號(hào)功率 Pi(?i)與第 j信道在第 i 輸出端口測得的串?dāng)_功率 Pj(?i)(i?j)之比，為第 j 信道對(duì)第i 信道的隔離度。光學(xué)元件的 色分辨本領(lǐng)定義為 （ 635） 式中， ??min是瑞利判據(jù)所規(guī)定的角色散元件能夠分辨的兩譜線的最小波長差。這種光柵可以用光刻的方法在很多材料上刻蝕出周期性結(jié)構(gòu)，周期結(jié)構(gòu)可以呈鋸齒狀、閃爍狀、矩形等，如圖。即是說，長度為 Ln/4 的自聚焦透鏡對(duì)入射光線有準(zhǔn)直作用，像透鏡一樣，它將入射光線準(zhǔn)直成平行光。自聚焦透鏡是一種圓柱棒狀微光學(xué)元件，其折射率分布同自聚焦光纖，只是直徑遠(yuǎn)大于自聚焦光纖芯徑，規(guī)格為零點(diǎn)幾毫米到幾十毫米不等。從端口 1輸入的光波被偏振分束器（ PBS）分離成水平和垂直偏振光，垂直偏振光被折射，如圖中沿上面的光路傳輸，水平偏振光沿下面的光路傳輸，然后進(jìn)入法拉第旋轉(zhuǎn)器。 ? 光環(huán)行器 光環(huán)行器是在光通信中應(yīng)用廣泛的微光學(xué)器件，它具有多個(gè)端口，最常用的是 3端口和 4端口器件，圖 3端口和 4端口光環(huán)行器的基本結(jié)構(gòu)。對(duì)于反向傳輸光（包括反向入射光或端面反射光）開始的偏振面與垂直方向成 45186。 光隔離器的基本工作原理可以用法拉第電磁旋轉(zhuǎn)效應(yīng)來解釋，即將某些晶體放入強(qiáng)磁場中時(shí)，晶體中傳輸?shù)墓獾钠衩鏁?huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度與磁場的強(qiáng)度和晶體的長度成正比，表示為 （ 625） 式中， ? 是材料的費(fèi)爾德常數(shù)， H 是沿光傳播方向的磁場強(qiáng)度， L 是光和磁場相互作用的長度。 圖 ，它是由兩個(gè)雙