【文章內(nèi)容簡介】 瓷要求能在～條件下正常工作。此外還能經(jīng)受溫度變化，灰塵和化學(xué)氣體的侵蝕，機(jī)械推動(dòng)和高壓的影響。光纖連接器主要由兩個(gè)插頭、一個(gè)插座構(gòu)成。需要連接的兩根光纖的軸心必須對(duì)準(zhǔn)兩根光纖軸心的偏離或兩根光纖端面之間有夾角等等會(huì)引起連接損耗，所以光纖的纖芯中心要與插頭插座的中心完全一致。為了防止反射，對(duì)光信號(hào)產(chǎn)生不良影響，要使管芯端面間緊緊貼合而不留一絲縫隙，稱為平面性接觸。為了抑制反射波對(duì)光源的影響，還有采用物理接觸型的，插針體的端面為拋光的球面，使光纖芯子緊密接觸。采用成角度物理接觸連接器APC（Angle Physical Contact）可進(jìn)一步抑制反射，它不僅將光纖端面拋光成球面，而且端面與軸線成一定的角度，使反射光難以回到輸入光纖，返回光源。平面連接器的反射衰減系數(shù)為40dB左右。物理接觸型PC連接器的反射衰減系數(shù)可達(dá)48dB。APC連接器的反射衰減系數(shù)可達(dá)55dB。（1）FC型光纖連接器 日本NTT公司開發(fā)的FC（Ferrule Connecter）型光纖連接器。FC表明其外部加強(qiáng)方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。兩個(gè)需要連接的光纖被固定在兩個(gè)不銹鋼或陶瓷的內(nèi)套筒內(nèi)，兩個(gè)內(nèi)套筒安置在一個(gè)外套筒內(nèi)，外套筒是一個(gè)精密的圓柱形定位筒。兩個(gè)內(nèi)套筒的位置還通過兩端的保持癱瘓來固定。整個(gè)連接器采用螺旋鎖定。最早，F(xiàn)C類型的連接器，采用的陶瓷插針的對(duì)接端面是平面接觸方式FC。此類連接器制作容易，但光纖端面對(duì)微塵較為敏感，且容易產(chǎn)生菲涅爾反射，較難提高回波損耗性能。后來，對(duì)該類型連接器做了改進(jìn)，采用PC型對(duì)接端面，而外部結(jié)構(gòu)沒有改變，使得插入損耗和回波損耗性能有了較大幅度的提高。這種光纖連接器結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，性能較好。～，已獲得廣泛應(yīng)用。（2）美國LT公司開發(fā)了直觸式連接器STPC，采用插銷鎖定結(jié)構(gòu)，出入后一轉(zhuǎn)即可鎖定，十分方便。這類連接器連接方便，性能與FCPC相當(dāng)，～，也獲得了廣泛的應(yīng)用。（3） SC光纖連接器 這是一種由日本NTT公司開發(fā)的光纖連接器。其外殼呈矩形，所采用的插針與耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸與FC型完全相同，其中插針的端面多采用PC或APC型研磨方式；緊固方式是采用插拔銷閂式，不許旋轉(zhuǎn)。此類連接器價(jià)格低廉，插拔操作方便，介入損耗波動(dòng)小，抗壓強(qiáng)度較高，安裝密度高。（4） SIN47256型光纖連接器 這是一種由德國開發(fā)的連接器。這種連接器采用插針和耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸與FC型相同，端面處理采用PC研磨方式。與FC型連接器相比，其結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)中有控制壓力的彈簧，可以避免因插接壓力過大而損傷端面。另外，這種連接器的機(jī)械精度較高，因而介入損耗值較小。（5） MTRJ型連接器 MTRJ起步于NTT開發(fā)的MT連接器，帶有與RJ45型LAN電連接器相同的閂鎖機(jī)構(gòu)，通過安裝與小型套管兩側(cè)的導(dǎo)向銷對(duì)準(zhǔn)光纖。為便于與光收發(fā)信機(jī)相連，連接器端面光纖為雙芯（）排列設(shè)計(jì)，是主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)南乱淮呙芏裙膺B接器。（6） LC型連接器 LC型連接器是著名Bell研究所研究開發(fā)出來的，采用操作方便的模塊插孔R(shí)J閂鎖機(jī)理制成。其所采用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半。這樣可以提高光配線架中光纖連接器的密度。目前，在單模SMF方面，LC類型的連接器實(shí)際已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在多模方面的應(yīng)用也增長迅速。（7） MU型連接器 MU（Miniature unit Coupling）連接器是以目前使用最多的SC型連接器為基礎(chǔ)，由NTT研制開發(fā)出來的世界上最小的單芯光纖連接器，其優(yōu)勢在于能實(shí)現(xiàn)高密度安裝。，NTT已經(jīng)開發(fā)了MU連接器的系列。它們有用于光纜連接的插座型光連接器（MUA系列）,具有自保持機(jī)構(gòu)的底板連接器（MUB系列），以及用于連接模塊與插頭的簡化插座（MUSR系列）等。（8） 除了單芯光纖連接器外，各個(gè)公司還研制了多芯光纖連接器。LT公司研制了一種雙芯的STPC單模光纖連接器，NTT公司研制了一次可以連接80根光纖的多芯光纖連接器。在光纖通信和光纖通信測試中，經(jīng)常需要從光纖的主傳輸信道中取出一部分光信號(hào)作為檢測和控制等使用。有時(shí)也需要把兩個(gè)不同方向來的光信號(hào)和在一起送入一根光纖中傳輸。光纖耦合器一般指一種波長信號(hào)的分配。與波長有關(guān)的光纖耦合器稱波分復(fù)用器/解復(fù)用器，或稱為光合波器/光分波器。按耦合形式分有T型耦合器、星型耦合器和定向耦合器等。按器件結(jié)構(gòu)分有熔錐形、波導(dǎo)型、研磨型、濾光型和光柵型耦合器等。按光纖分有多模光纖、單模光纖和保偏光纖耦合器等。光隔離器的主要作用是允許光波在一個(gè)方向上傳輸，阻止光波往其他方向特別是反方向傳輸。光隔離器經(jīng)常用在激光器和光放大器的耦合系統(tǒng)中。在一些端面或接頭不連續(xù)處的反射、折射和散射都會(huì)產(chǎn)生偏振光，將影響激光器和放大器工作的穩(wěn)定性，對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)、相干光纖通信系統(tǒng)、頻分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)以及精密光學(xué)測量系統(tǒng)都將帶來不良的影響。光隔離器的作用是十分重要的。簡單的光隔離器是由兩個(gè)偏振器，中間加一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器組成的。偏振器有一透光軸。理想的偏振器，沿透光軸方向偏振的光能完全通過，而與之垂直的偏振光完全被阻止。法拉第旋轉(zhuǎn)器是由旋光材料制成的。，一般采用含稀土金屬離子的順磁性玻璃，可采用光損耗低的釔鐵石榴石YIG（Yttrium Iron Garnet）單晶。法拉第旋轉(zhuǎn)器利用法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，使通過他的偏振光的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)在旋轉(zhuǎn)器上外加一與偏振入射光傳輸方向一致的磁場，其偏轉(zhuǎn)方向?qū)⑿D(zhuǎn)一個(gè)角度：=VBd式中B為外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；d為材料厚度；V稱為菲爾德（Verdet）常數(shù)，是表示材料特性的常數(shù)。偏振光的旋轉(zhuǎn)方向可以這樣決定：不管他的傳播方向如何，迎著外加磁場的方向觀察，偏振光按反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。光隔離器的工作原理如下圖所示。這里假設(shè)入射光只是垂直偏振光，偏振態(tài)為Ф，第1個(gè)偏振器的透振方向也是垂直方向，因此輸入光能夠通過第1個(gè)偏振器，然后再通過法拉第旋轉(zhuǎn)器使光的偏振態(tài)按反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，例如，其偏振態(tài)變?yōu)?，旋轉(zhuǎn)器后面的是第2個(gè)偏振器，它的透振方向在方向上，因此入射光能順利通過第2個(gè)偏振器，也就是說光信號(hào)在入射光方向傳輸基本上沒有損耗的。假使在第2個(gè)偏振器透振由于連接器或熔接點(diǎn)引起某種反射，反射光的偏振態(tài)也在方向上，由第2個(gè)偏振器透振出來的偏振光，經(jīng)法拉第旋轉(zhuǎn)器仍沿反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，恰與第1個(gè)偏振器垂直，偏振態(tài)為0，變成了水平偏振光，不能通過第1個(gè)偏振器，因此完全阻斷了反向光的傳輸，達(dá)到了隔離效果。SOP入射光反射光偏振器法拉第旋轉(zhuǎn)器偏振器阻塞光隔離器的結(jié)構(gòu)和工作原理圖光隔離器的特性參數(shù)是插入損耗L和隔離度I。設(shè)、為正向傳輸時(shí)的輸入和輸出功率，設(shè)、為反向傳輸時(shí)的輸入和輸出功率，則正向損耗（即插入損耗）為反向損耗為 （dB）若偏振器和法拉第旋轉(zhuǎn)器效果不好，將會(huì)使插入損耗增加，隔離度減小。，隔離度為35dB～70dB。幾個(gè)光隔離器可以組成環(huán)形器，例如用3個(gè)光隔離器可以組成三端口光環(huán)行器，光信號(hào)可以從端口1流向端口2，從端口2流向端口3，再從端口3流向端口1.光開關(guān)的功能是切換光路，實(shí)現(xiàn)光交換的器件。光開關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選擇的傳輸端口，可對(duì)光傳輸線路的光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或進(jìn)行邏輯操作的器件。復(fù)雜的光交換需要采用光路由器，光交叉連接器或光交換機(jī)等來完成任務(wù)。現(xiàn)在常用的光開關(guān)有機(jī)械光開關(guān)、非機(jī)械的各種固體光開關(guān)。微電機(jī)械交換開關(guān)MEMS的研究已有很大進(jìn)展，進(jìn)入廣泛使用階段。全光交換、全光交叉技術(shù)也正在積極研究，成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。機(jī)械光開關(guān)利用電磁鐵或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光纖、棱鏡或反射鏡等光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換機(jī)械光開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是插入損耗小（～），串?dāng)_?。?0dB）,技術(shù)成熟簡單；缺點(diǎn)是開關(guān)速度慢。非機(jī)械光開關(guān)一般是利用磁光效應(yīng)、電光效應(yīng)、熱光效應(yīng)和聲光效應(yīng)的固體開關(guān)。優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)速度快，缺點(diǎn)是插入損耗大（1dB～10dB）、串?dāng)_大（20dB～60dB）。馬赫曾德干涉型MZI光電開關(guān)是利用電光效用做成的光波導(dǎo)導(dǎo)光的光開關(guān)，由一對(duì)采用或GaAs等半導(dǎo)體材料為襯底的平行的條形波導(dǎo)組成的兩個(gè)定向耦合器和分布在條形波導(dǎo)上面的表面電極構(gòu)成光開關(guān)。當(dāng)電極接上電壓，兩個(gè)波導(dǎo)內(nèi)將分別產(chǎn)生大小相等方向相反的電場分量，使一個(gè)波導(dǎo)的傳播常數(shù)增大另一個(gè)減小，使波導(dǎo)間傳播的光功率在兩個(gè)波導(dǎo)內(nèi)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)光的切換和調(diào)制。微電機(jī)械系統(tǒng)MEMS（Micro Electro Machenical System）是朗訊公司的技術(shù)專利。它是利用沉積、腐蝕和平版印刷手段，在基片上用毫微技術(shù)制造出比頭發(fā)絲還細(xì)的微小機(jī)械。高度拋光的金板或反射鏡與電的傳動(dòng)機(jī)械相連并垂直安放在3個(gè)相交波導(dǎo)的間隙中，反射鏡能線性地從光波導(dǎo)的間隙中拉出來或插進(jìn)去，使光束通過或向不同的方向反射。MEMS技術(shù)雖然很復(fù)雜，但能在同一晶片上制出許多MEMS器件，使每個(gè)系統(tǒng)成本降低，具有很小的，只有幾分之一dB的插入損耗，通斷比優(yōu)于60dB，開關(guān)功率僅2mW，能夠成高密度多功能光交換系統(tǒng)。從端口數(shù)量上分，光開關(guān)可分為最簡單的通斷開關(guān)，(N可達(dá)100)，第4章 準(zhǔn)同步數(shù)字系列第5章 同步光網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字體系第6章 光波波分復(fù)用技術(shù) 光波波分復(fù)用技術(shù)光纖通信技術(shù)發(fā)展迅速，從多模光纖引申至單模光纖，而數(shù)字速率采用準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH從2Mb/s提高至8Mb/s、34Mb/s和140Mb/s，光纖上傳輸電時(shí)分多路TDM信號(hào)有力地推動(dòng)數(shù)字通信的進(jìn)展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，通信業(yè)務(wù)量增長更快，要求通信網(wǎng)提供更大的數(shù)字速率容量，就進(jìn)一步發(fā)展同步數(shù)字體系SDH，光纖上傳輸TDM的數(shù)字群提高為155Mb/s、622Mb/s、。這最高群10Gb/s是20世紀(jì)電時(shí)分復(fù)用ETDM技術(shù)所能達(dá)到的極限，俗稱“電子瓶頸”。新世紀(jì)開始各廠商已相繼開發(fā)了可達(dá)40Gb/s數(shù)字信號(hào)速率的ETDM.采用ETD方式來提高傳輸容量的做法已接近于硅和鎵砷技術(shù)的極限速率，光纖色散的影響加重，且傳輸設(shè)備的價(jià)格隨速率提高而急劇增加，沒有太多潛力可挖，因而系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)容的唯一出路就是從電復(fù)用進(jìn)入光復(fù)用方式。所謂光復(fù)用就是在光域上用時(shí)分復(fù)用，稱光時(shí)分復(fù)用OTDM，或波分復(fù)用WDM（Wavelength Division Multiplexing）和光頻分復(fù)用OFDM方式來進(jìn)一步增加傳輸容量。術(shù)語FDM早在非光系統(tǒng)中廣泛使用，而術(shù)語WDM和DWDM專門用于光通信系統(tǒng)。由于波分復(fù)用是對(duì)多個(gè)波長進(jìn)行復(fù)用，因此提出了光的波長分割問題，即兩個(gè)相鄰信道波長間隔多少的問題。對(duì)一個(gè)特定波長的光信道，激光器件的性能決定了它具有一定的信道間隔。早期WDM通信系統(tǒng)是一個(gè)光信道間隔較大的光復(fù)用系統(tǒng)，通常信號(hào)的峰值波長間隔一般在10nm～100nm量級(jí)，這種WDM系統(tǒng)稱為稀疏（粗）波分復(fù)用技術(shù)CWDM(Course WDM)系統(tǒng)。另外，復(fù)用波長之間的載波間隔較小，一般峰值波長間隔在1nm量級(jí)的WDM系統(tǒng)稱為密集波分復(fù)用DWDM(Dense WDM)系統(tǒng)。、，或稱為超密集波分復(fù)用SDWDM（Supper DWDM）。信道間隔有時(shí)以GHz或THz作為單位。 WDM的基本原理波分復(fù)用是在一根光纖中能同時(shí)傳輸多個(gè)波長的光信號(hào)的一種技術(shù)，其基本原理是：在發(fā)送端將不同波長的光信號(hào)組合（復(fù)用），在接收端又將組合的光信號(hào)分開（解復(fù)用）并分送入不同的終端。WDM系統(tǒng)主要由光發(fā)射部分、光傳輸部分（光纖和光中繼放大）和光接收部分組成。光發(fā)射機(jī)是WDM系統(tǒng)的核心，主要包括光轉(zhuǎn)發(fā)器和光合波器。在發(fā)送端，首先將來自SDH端機(jī)中輸出的光信號(hào)，采用光信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)單元OUT（Optical Transport Unit）把符合ITUT ；利用合波器合成多通道光信號(hào)；然后采用摻鉺光纖放大器EDFA作為光功率放大器BA（Booster Amplifier）進(jìn)行光功率放大，輸出多通道光信號(hào)。經(jīng)過光纖長距離傳輸（80km～120km）后，還需要采用摻鉺光纖放大器作為線路放大器LA(Line Amplifier)進(jìn)行光中繼放大。在WDM系統(tǒng)中，必須采用增益平坦技術(shù)，使不同同的光信號(hào)在EDFA中獲得均衡的放大增益。在光接收機(jī)中首先要對(duì)經(jīng)過長距離傳輸受到衰減的主信道信號(hào)采用EDFA作為前置放大器PA（Preamplifier）進(jìn)行放大，然后采用分波器使不同波長的光信號(hào)從主信道光信號(hào)中分出來，送到各路終端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS通過光監(jiān)控信道在發(fā)送端和接收端的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)監(jiān)控和管理。對(duì)于DWDM光纖本身不能局限于常規(guī)單模光纖SMF，而是需要另行設(shè)計(jì)制造新型單模光纖，是針對(duì)1550nm波長窗口實(shí)行WDM的非零色散光纖NZDF；另一種則是消除原來SMF在波長1380nm附近出現(xiàn)的吸收損耗高峰而開辟在1440nm附近很大寬度的新窗口，允許短距離線路裝用WDM系統(tǒng)。在現(xiàn)階段，WDM技術(shù)實(shí)用最活躍的波長窗口是在1550nm附近的窗口，其寬度已從30nm加大至80nm，而各路光載波保持較小的波長間隔，以至WDM的路數(shù)增加很多。所謂光的波長分割問題，也就是信道間隔、光譜間隔或占有波道寬度的問題。在比較數(shù)字通信效率時(shí)，單看它們的信息傳輸速率是不夠的，兩個(gè)系統(tǒng)的比特率可能相同，但傳輸這種信息所占的信道頻帶的寬度不同，它們的效率就不同。光譜利用率（光譜效率）是WDM系統(tǒng)的一個(gè)重要性能指標(biāo)，光譜利用率是數(shù)據(jù)速率與信道間隔的比值，說明每單位光帶寬的信息容量：所謂超密集波分復(fù)用，是指在一條光纖中通過減小波長間隔復(fù)用成百上千個(gè)波道，以進(jìn)一步提高光纖容量。目前，一般的廠商都能在常用的C波段支持96個(gè)波道，在L波段也能支持同樣數(shù)量的波道，現(xiàn)在它們正在試圖通過減小波長間隔把波道數(shù)提高到幾百個(gè)。但是不斷增加波道數(shù)的做法，其代價(jià)將是減小波道容量。波道間隔小了，勢必每波道能容納的數(shù)據(jù)速率就要下降。一般在設(shè)計(jì)時(shí)，也就是說10Gb/s的波道至少需要25GHz()的間隔，40Gb/s的波道至少需要100GHz()的間隔。因此，不是所有的廠商都采取不斷減小波道間隔的做法。實(shí)際上，波道容量較?。?xì)管道）但數(shù)量較多的超密集波分復(fù)用系統(tǒng)，波道容量較大（粗管道）但數(shù)量較少的密集波分復(fù)用系統(tǒng)和稀疏（粗）波分復(fù)用CWDM系統(tǒng)都有各自的市