OpticalPassiveDevices光無源器件

TitleOpticalPassiveDevicesTitle概述簡介是一種光學元器件工藝原理遵循光學的基本原理，即光線理論以及電磁波理論光通信設備的重要組成部分工藝涉及多種加工工藝，特別復雜概述簡介概述光無源器件主要分為以下幾種光纖準直器（FiberCollimators）光纖連接器（Connector）光耦合器件（Coupler）光衰減器（Attenuator）光隔離器（Isolator）光波分復用器（WDM）偏振光合波器（PBC）光開關(Switch)

光環形器（Circulator）概述光無源器件主要分為以下幾種概述

PPT內容介紹各種無源器件的基本原理各種無源器件的種類各種無源器件的性能技術指標概述PPT內容介紹光纖準直器（Collimator)

1.光纖準直器（FiberCollimator）光纖準直器（Collimator)1.光纖準直器（Fi光纖準直器（Collimator)原理與作用光纖準直器的基本原理是，將光纖端面置于準直透鏡的焦點處，使光束得到準直，然后在焦點附近輕微調節光纖端面位置，得到所需工作距離，因此準直器的工作距離與光纖頭和透鏡的間距L相關。光纖準直器的作用是將光纖輸出的束腰半徑較小而發散角較大的近似高斯光束轉化為腰斑較大而發散角較小的光束，以增加對軸向間距的容查從而提高光纖與光纖之間的耦合效率，這樣可使兩準直器之間保持較長的距離，可以插入光學元件以實現器件性能。如下圖所示；光纖準直器（Collimator)原理與作用光纖準直器（Collimator)原理示意圖

腰斑較大發散角小

GrinLens（1/4透鏡）FiberPigtail束腰半徑小發散角大GlassSleeve近高斯光束折射率徑向變化示意圖

玻璃套管光纖尾纖光纖準直器（Collimator)原理示意圖腰斑較大光纖準直器（Collimator)種類C-Lens光纖準直器:Cylindrical-Lens,球端面透鏡技術準直器G-Lens光纖準直器:GrinLens,斜端面折射率徑向漸變技術準直器

C-Lens可通過增大端面曲率半徑來增加工作距離，比G-Lens改變參數相對容易，長工作距離應用中具有優勢，而在普通應用中，也因其成本優勢受到歡迎。只是在Filter型WDM中，需要在透鏡的端面粘貼濾波片，Grin-Lens端面為平面易于貼片。

光纖準直器（Collimator)種類C-Lens光纖準直光纖準直器（Collimator)UV膠

Epoxy環氧樹脂制作工藝Lens組裝玻璃管Lens光纖準直器（Collimator)UV膠Epoxy環氧樹脂光纖準直器（Collimator)制作工藝Pigtail組裝對齊后作標記斜面對齊光纖準直器（Collimator)制作工藝Pi光纖準直器（Collimator)制作工藝LensHolder套管組裝Lens

Holder

光纖準直器（Collimator)制作工藝Le主要性能技術指標：Wavelength（波長）=1520~1580nmInsertionLoss（插入損耗）<0.15dBReturnLoss（回波損耗）>65dBTensileLoad（拉力）>5NWorkingDistance（工作距離）:10mm光纖準直器（Collimator)主要性能技術指標：Wavelength（波長）=1520連接器（Connector）2.連接器（Connector）連接器（Connector）2.連接器（Connect連接器（Connector）基本原理光纖連接器的基本原理是采用某種機械和光學機構，是兩根光纖的纖心對準，保證90％以上的光可以通過。光纖連接器是光學元器件中的基礎元件，除了實現光纖之間的連接外，它還具有將光纖光纜、有源器件、其他無源器件、系統與儀表實現連接的功能。連接器（Connector）基本原理連接器（Connector）種類1、活動連接器：

a、連接器插頭（PlugConnector）使光纖（纜）在轉換器或變換器中完成插拔功能的器件

b、轉換器（Adaptor）把光纖（纜）插頭連接在一起，從而實現光纖接通的器件

c、跳線（JumperConnector）一根光纖（纜）的兩端都裝上插頭

d、變換器（Converter）使某種型號的插頭換成另一種型號插頭的器件

e、裸光纖轉換器（BareFiberAdaptor）使裸光纖與光源、探測器、各類光儀表連接的器件2、固定連接器：主要為光纖熔接（FiberFusingSplicing）連接器（Connector）種類1、活動連接器：連接器（Connector）基本制造類型連接器（Connector）基本制造類型各種制造標準連接器（Connector）各種制造標準連接器（Connector）連接器（Connector）

插針端面

PC：Non-angledPhysicalContactconnector

無角度接觸連接器

APC：AngledPhysicalContactconnector有角度接觸連接器這里端面一般為球面，球面增加回損。比較兩種連接器，APC斜球端面連接器可以在接觸時產生更大的回波損耗，其數值可以達到50-70dB，而一般的PC端面連接器回損約為30-40dB，只是由于角度位置的要求，APC連接器制作工藝會稍微復雜。

連接器（Connector）插針端面連接器（Connector）

部分連接器圖例

SC/PCSC/APC連接器（Connector）部分連接器圖例SC/PCSC/FC/PCFC/APC連接器（Connector）FC/PCFC/APC連接器（Connector）LC/PCLC/APC連接器（Connector）LC/PCLC/APC連接器（Connector）MU/PCMU/APC連接器（Connector）MU/PCMU/APC連接器（Connector）ST/PC連接器（Connector）ST/PC連接器（Connector）E2000/PCE2000/APC連接器（Connector）E2000/PCE2000/APC連接器（ConnectorF3000/PCF3000/APC

Note:SFFConnector:SmallFormFactor(1.25mmferruleOD).

連接器（Connector）F3000/PCF3000/APC

插針A插針B光纖插針連接器（Connector）插針套筒式連接器示意圖插針A插針B光纖插針連接器（Connector）插針套筒LC/PC連接器組裝結構連接器（Connector）組裝前組裝后LC/PC連接器組裝結構連接器（Connector）組裝前組主要性能技術指標連接器（Connector）1、插入損耗（InsertionLoss)2、回波損耗（ReturnLoss）3、重復損耗：多次插拔的損耗4、互換損耗：連接器部件互換時損耗主要性能技術指標連接器（Connector）1、插入損耗（I光耦合器（Coupler）3.光耦合器（Coupler）光耦合器（Coupler）3.光耦合器（Coupler光耦合器（Coupler）耦合器件的定義以及種類光耦合器是重要的無源器件，可是傳輸中的光信號在特殊結構的耦合區發生耦合，然后進行再分配。種類從功能上分光功率（Splitter）和光波長分配耦合器（WDMCoupler）；從端口形式可分為X形、Y形、星形以及樹形耦合器；從工作帶寬分窄帶耦合器、單工作窗口寬帶耦合器、雙工作窗口的寬帶耦合器；從傳導光模式分多模耦合器、單模耦合器。熔融拉錐型全光纖耦合器應為其良好的綜合優勢成為現在制作耦合器的主要方法。JDSU主要制造此類Coupler，為本章節專講內容。光耦合器（Coupler）耦合器件的定義以及種類熔融拉錐型全光纖耦合器的優勢1、極低的附加損耗：標準X型可達到0.05dB以下；2、方向性好：一般超過60dB;3、良好的環境穩定性：例如在-40度－85度范圍內可保持穩定的工作特性；4、控制方法簡單、靈活；5、成本低廉：原料為一般光纖，自動化程度高，成品率高。光耦合器（Coupler）熔融拉錐型全光纖耦合器的優勢光耦合器（Coupler）光纖結構示意圖光耦合器（Coupler）Coating包膠層

Core纖芯Cladding涂覆層光纖結構示意圖光耦合器（Coupler）Coating包膠層光耦合器（Coupler）光線的傳播

1.MeridionalRay子午光線的傳播（總與光纖軸相交）CladdingCladding光耦合器（Coupler）光線的傳播1.Meridion2.SkewRay斜光線的傳播（射入角大于子午線，不與光纖軸相交）光線的傳播

光耦合器（Coupler）2.SkewRay斜光線的傳播（射入角大于子午線，不與光耦合器（Coupler）耦合機理：（單模光纖耦合器）

耦合即是入射光功率在熔融拉錐區域進行功率再分配，一部分通過“直通臂”繼續傳輸，另一部分由“耦合臂”傳到另一光路。基本原理是：當光線輸入進入熔錐區輸入端時，由于纖芯的不斷變細，入射角度也不斷變大，當超過全反射的角度臨界點時，會有部分的光功率會逸出“輸入臂”熔錐區的光纖包層，這時光功率是以包層作為芯，纖外介質（空氣）作為新的復合波導中傳播的；在輸出端，隨著纖芯變粗，入射角度逐漸變小，光功率被兩個纖芯以特定的比率捕獲。

光耦合器（Coupler）耦合機理：（單模光纖耦合器）耦合即

光耦合器（Coupler）耦合機理示意圖(1X2Single為例)

耦合區單模輸入光（小角度單一路徑）背散射臂

輸入臂入射角度變大

逸出折射光耦合臂形成新的全反射直通臂光耦合器（Coupler）耦合機理示意圖(1X2Sing

光耦合器（Coupler）熔融拉錐示意圖99.9％氫氣火焰拉力一定要打兩個結光耦合器（Coupler）熔融拉錐示意圖99.9％氫氣火焰

光耦合器（Coupler）V-shapeQuartzTube石英基板ShrinkTube熱縮套SiliconRubber硅膠StainlessSteelTube不銹鋼套Epoxy環氧膠UV膠Fiber光纖ShrinkTube熱縮套SiliconRubber硅膠V-shapeQuartzTubeV型石英基板StainlessSteelTube不銹鋼套結構示意圖光耦合器（Coupler）V-shapeQuartzT光耦合器（Coupler）主要性能技術指標1、插入損耗2、附加損耗（ExcessLoss）：全部輸出端口功率總和相對于全部輸入功率總和的減少值3、分光比（CouplingRatio）：耦合器各輸出端口的輸出功率的比值4、方向性（Directivity）：輸入側非注入光一端的輸出光功率與全部注入功率的比較值5、均勻性（Uniformity）:在器件工作帶寬范圍內，各輸出端口輸出光功率的最大變化值6、偏振相關損耗（PolarizationDependentLoss）當傳輸光信號偏振態發生360度變化，器件各端口輸出光功率最大變化量7、隔離度（Isolation）光纖耦合器件某一光路對其他光路中光信號的隔離能力

光耦合器（Coupler）主要性能技術指標1、插入損耗光衰減器（Attenuator）4.光衰減器（Attenuator）光衰減器（Attenuator）4.光衰減器（Atten光衰減器是重要的光學無緣器件，常用于在系統中吸收或反射掉光功率余量、評估系統的損耗以及各類測試中。

光衰減器可以按照用戶的要求將光信號進行預期的衰減，類型很多，不同類型衰減器分別采用不同的工作原理。光衰減器的作用：光衰減器（Attenuator）光衰減器是重要的光學無緣器件，常用于在系統中吸收或反射光衰減光衰減器（Attenuator）直接鍍膜型光衰減器（吸收或反射膜）縱向位移型橫向位移型衰減片型光衰減器液晶型光衰減器光衰減器位移型光衰減器光衰減器的種類光衰減器（Attenuator）直接鍍膜型光衰減器（吸收或光衰減器（Attenuator）MEMS衰減器的原理正視圖AirGap氣孔

DoubleCoreTube雙光纖毛細管

Vane折光葉片Coating鍍反射模WedgedMirror雙折射晶體

G-Lens格林透鏡FlexPCB（MEMSChipSoldered）印刷線路板（Chip

已焊接）Epoxy632膠光衰減器（Attenuator）MEMS衰減器的原理正視圖A光衰減器（Attenuator）光衰減器主要性能指標1、InsertionLoss：插入損耗，即衰減量2、ReturnLoss：回波損耗3、Attenuationrange：衰減范圍4、Attenuationresolution：衰減精度5、PDL：偏振相關損耗光衰減器（Attenuator）光衰減器主要性能指標1、In5.光隔離器（Isolator）光隔離器（Isolator）5.光隔離器（Isolator）光隔離器（Isolato光隔離器（Isolator）概述與光隔離器種類光隔離器主要是解決光路中光的反射問題，它是只允許光線沿光路正向傳輸的非互易性無源器件。包括兩種主要類型：Polarization-DependentFree-spaceOpticalIsolator

空間型偏振相關隔離器，簡稱PDFI。其工作原理是利用了磁光晶體的法拉第效應，具體結構是兩個線偏振器中加一個法拉第旋轉器而成。MiniatureOpticalFree-spaceIsolator

微型空間型偏振相關隔離器，簡稱MOFI，是PDFI的微型化，原理與其相同。Polarization-InsensitiveFiberIsolator偏振無關光隔離器，簡稱PIFI。其工作原理是采用雙折射晶體，產生偏振態互相垂直的o光和e光，又經雙折射晶體耦合。但反射光經法拉第旋轉器偏轉后，o光與e光之間的角度加大，無法耦合反射到入射口。

以下是光隔離器中常用的一些光學元件以及特性。2、1、3、光隔離器（Isolator）概述與光隔離器種類2、1、3、法拉第旋轉器（FaradayRotator）光隔離器（Isolator）不具有旋光性的物質在磁場的作用下，偏振光通過改物質時其震動面將發生旋轉。此現象稱為磁致旋光效應，也稱法拉第效應。法拉第效應的一個重要特性是：不管光的傳播特性如何，迎著外加磁場的方向觀察，偏振光按反時針旋轉，其旋向是不可逆轉的。這是制作光隔離器的基礎特性。常用材料包括YIG晶體（釔鐵石榴石）、高性能磁光晶體。典型的隔離器采用選光角度為45度的旋轉器。法拉第旋轉器法拉第旋轉器（FaradayRotator）光隔離器（Is光隔離器（Isolator）自然光、偏振光與偏振片自然光為橫波其振動態為

各向均勻振動二向色性偏振片：只允許與光軸平行振動態光通過

塞璐璐基片上蒸鍍一層硫酸奎寧晶粒

光隔離器（Isolator）自然光、偏振光與偏振片自然光為橫光隔離器（Isolator）雙折射晶體Wedged片birefringentCrystalWedged

入射光楔形單軸雙折射晶體光軸o光光軸e光光隔離器（Isolator）雙折射晶體Wedged片bir光隔離器（Isolator）PMD補償片

Y向基模輸出端展寬，不能完全混合PMD即PolarizationModeDispersion,偏振模色散；光纖為各項異性晶體，光束入射會產生雙折射，光線傳輸基模由兩個正交的極化模組成，在理想的光纖形狀情況下，兩個基模傳輸常數相同，PMD為0；實際上由于光纖本身截面不圓度等原因、彎曲扭轉等原因，兩個基模傳輸到達時間不同，產生輸出端展寬現象，不能完全混合，從而產生偏振模色散。如右圖示。單級偏振無關型光隔離器由于使用遠非理想圓截面的單軸雙折射晶體，PMD損失尤其明顯，因此需要PMD補償片進行補償。雙級由于原來的相位差再次經過雙折射晶體而受到反向校正，不需要PMD片補償。X向基模輸入混合后輸出光隔離器（Isolator）PMD補償片Y向基模輸出端展光隔離器（Isolator）光隔離器結構示意圖PigtailSilicone硅膠Magnet磁鐵O-Ring橡膠圈PigtailSleeve毛細管套CenterTube金屬套管C-LensOuterHouse金屬外殼封裝Core中心件光隔離器（Isolator）光隔離器結構示意圖PigtaIsolatorCore中心件示意圖PMD片劃線必須在光路外光隔離器（Isolator）IsolatorCore中心件示意圖PMD片劃線必須在光路E光O光E-beamE光O-beamO光DdE光O光E光O光PIFI光隔離器原理

光隔離器（Isolator）E光O光E-beamE光O-beamO光DdE光O光E光OMOFI光隔離器原理（單極）

光隔離器（Isolator）PolarizerAnalyzerFaradayRotatorPolarizerAnalyzerFaradayRotatorForwardtransmissionMOFI光隔離器原理（單極）光隔離器（Isolator）MOFI光隔離器結構圖（單極）

Analyzer檢偏器FaradayRotator(Garnet)旋光片Polarizer起偏器CylindricalMagnet磁環MOFIHousing

金屬外殼MOFICap起偏器套光隔離器（Isolator）MOFI光隔離器結構圖（單極）Analyzer檢偏器Fa光隔離器（Isolator）主要性能技術指標

1、InsertionLoss：插入損耗2、ReturnLoss：回波損耗3、Isolation：反向隔離度，表征隔離期對反向傳輸光的衰減能力4、PolarizationDependentLoss:PDL偏振相關損耗，是指當輸入光偏振態發生變化而其他參數不變時，器件插入損耗的最大變化量5、PolarizationModeDispersion：偏振模色散，是指通過器件的信號光不同偏振態之間的相位延遲。光隔離器（Isolator）主要性能技術指標1、Inse光波分復用器（WDM）6、光波分復用器（WDM）光波分復用器（WDM）6、光波分復用器（WDM）光波分復用器（WDM）概述：波分復用技術是光纖通信中的一種傳輸技術，它利用了一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波的特點，把光纖可能應用的波長范圍劃分成若干個波段，每個波段用作一個獨立的通道傳輸一種預定波長的光信號。這樣大大提高了單模光纖的帶寬利用光波分復用器是對光波波長進行分離與合成的光無源器件。光波分復用器件的一個端口，作為器件的輸出/輸入端，N個端口作為器件的輸入/輸出端。P0(0#端口)1P1端口2P2端口nPn端口光波分復用器（WDM）概述：波分復用技術是光纖通信中的一種傳光波分復用器（WDM）制造方法棱鏡傳統光柵光纖光柵Grating波導陣列光柵AWG光柵色散元件帶通濾波器截止型濾波器限波濾波器干涉元件光耦合器超窄帶濾波器（密集型）偏振無關器件偏振相關器件全光纖型（熔融拉錐方法）WDM器件光波分復用器（WDM）制造方法棱鏡傳統光柵光纖光柵Grati光波分復用器（WDM）

980nmin1550nmInOutPCDualfiberC-lensfilterDualstagecoreSinglepigtailsleevetubeR-spacerT-spacercentertubesleevetube

washerspring980nm1550nmhorizontalIWDM結構示意圖從結構上看，IWDM與LWDM波分復用基本原理一致，外殼封裝為GS加了一個Isolator隔離器，這樣可減少Amplifier上器件數目

光波分復用器（WDM）980nmin155光波分復用器（WDM）光波分復用器件技術指標（僅指單模光纖WDM器件）復用中心波長：信道通道帶寬：±20nm，指允許的中心波長范圍的變化。插入損耗：指器件輸入端和對應的輸出端光功率的減小值。隔離度：指器件輸出端口的光進入非指定輸出端口光能量大小。光回波損耗：指光信號從指定端口輸入時，由于器件引起反向回傳的光能量。偏振相光損耗：指光信號以不同的偏振狀態輸入時，（如線偏振、圓偏振、橢圓偏振），對應輸出端口插入損耗最大變化量。溫度穩定性：指器件插入損耗隨溫度的變化。最大光功率：指器件允許通過的最大光功率。工作溫度：指器件正常工作時，允許的溫度變化。儲存溫度：指器件存放、運輸的溫度范圍。光波分復用器（WDM）光波分復用器件技術指標（僅指單模光纖W偏振光合束器（PBC)7.偏振光合束器（PBC)偏振光合束器（PBC)7.偏振光合束器（PBC)偏振光合束器（PBC)PBC是PolarizationBeamCombiner的縮寫，意即偏振光合（分）波器。

由于生產普通光纖難以克服的橢圓度和殘余應力，以及在使用過程中不可避免的外力和磁場的影響，所以普通光纖將隨機改變在其中傳輸的二個簡并模的相位差，使其偏振態隨機變化。PDL、PMD等系統噪聲引起的功率代價降低了系統的靈敏度。

PBC偏振光合束器就是將兩束偏振方向正交的線偏光合成一束。

概述：偏振光合束器（PBC)PBC是Polarization偏振光合束器（PBC)WollastonPrism渥拉斯頓棱鏡

渥拉斯頓(Wollaston)棱鏡能產生兩束互相分開的、振動互相垂直的平面偏振光．它是由兩個直角棱鏡組成的，自然光垂直入射到AD表面。它與雙折射晶體的作用一樣，都是使正交的偏振模按不同角度分開；兩個直角或斜角的方解石粘結到一起就是渥拉斯頓透鏡。反過來，如果兩束偏振光逆行進入，渥拉斯頓棱鏡就能將其合成為一束正交的偏振模光束，PBC就是利用此特性。

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2塊方解石（膠粘結）偏振光合束器（PBC)WollastonPrism渥拉斯CenterTube中心件套管DualPMfiberPigtail雙纖毛細管SinglefiberPigtail單纖毛細管Sleeve毛細管套管C-LensC-LensWollastonPrism渥拉斯頓棱鏡PBC結構示意圖偏振光合束器（PBC)CenterTube中心件套管DualPM光開關（Switch）8、光開關（Switch）光開關（Switch）8、光開關（Switch）光開關（Switch）概述：光開關是一種具有一個或多個可選擇的傳輸端口，可對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行相互轉換成邏輯操作的器件。端口連接光器件中允許輸入或輸出的光纖或光纖連接器。

光開關可在各種應用系統中起開關切換作用。

從工作原理可分為機械式和非機械式兩類。

從端口數量可分為1x1，1x2，1xN，2x2，4x4，NxM等。光開關（Switch）概述：光開關是一種具有一個或多個可選擇光開關（Switch）光開關種類：機械式光開關種類移動光纖式非機械式移動透鏡型移動套管式移動自聚焦透鏡型移動反射鏡型移動棱鏡型極化旋轉器型波導型光開關（Switch）光開關種類：機械式光開關種類移動光纖式光環形器（Circulator）9、光環形器（Circulator）光環形器（Circulator）9、光環形器（Circula光環形器（Circulator）簡述：

光環形器光環形器是使光信號只能沿固定途徑進行環行傳輸的器件，其基本功能如右圖所示：

一束光入射到端口1，然后從端口2射出，

但從端口2反射回來得光線，從端口3射

出，而不是返回端口1。

很多系統中，如OA，采用環形器防止反

射光回到輸入端，同時可另為他用。

光環形器（Circulator）簡述：

光環形器光環形器是CIRCULATORXYZSideViewProt2toPort3Port1toPort2BBXXZYZYCIRCULATORXYZSideViewProt2CIRCULATORCIRCULATORCIRCULATOR

Thanks！CIRCULATOROpticalPassiveDevices光無源器件

TitleOpticalPassiveDevicesTitle概述簡介是一種光學元器件工藝原理遵循光學的基本原理，即光線理論以及電磁波理論光通信設備的重要組成部分工藝涉及多種加工工藝，特別復雜概述簡介概述光無源器件主要分為以下幾種光纖準直器（FiberCollimators）光纖連接器（Connector）光耦合器件（Coupler）光衰減器（Attenuator）光隔離器（Isolator）光波分復用器（WDM）偏振光合波器（PBC）光開關(Switch)

光環形器（Circulator）概述光無源器件主要分為以下幾種概述

PPT內容介紹各種無源器件的基本原理各種無源器件的種類各種無源器件的性能技術指標概述PPT內容介紹光纖準直器（Collimator)

1.光纖準直器（FiberCollimator）光纖準直器（Collimator)1.光纖準直器（Fi光纖準直器（Collimator)原理與作用光纖準直器的基本原理是，將光纖端面置于準直透鏡的焦點處，使光束得到準直，然后在焦點附近輕微調節光纖端面位置，得到所需工作距離，因此準直器的工作距離與光纖頭和透鏡的間距L相關。光纖準直器的作用是將光纖輸出的束腰半徑較小而發散角較大的近似高斯光束轉化為腰斑較大而發散角較小的光束，以增加對軸向間距的容查從而提高光纖與光纖之間的耦合效率，這樣可使兩準直器之間保持較長的距離，可以插入光學元件以實現器件性能。如下圖所示；光纖準直器（Collimator)原理與作用光纖準直器（Collimator)原理示意圖

腰斑較大發散角小

GrinLens（1/4透鏡）FiberPigtail束腰半徑小發散角大GlassSleeve近高斯光束折射率徑向變化示意圖

玻璃套管光纖尾纖光纖準直器（Collimator)原理示意圖腰斑較大光纖準直器（Collimator)種類C-Lens光纖準直器:Cylindrical-Lens,球端面透鏡技術準直器G-Lens光纖準直器:GrinLens,斜端面折射率徑向漸變技術準直器

C-Lens可通過增大端面曲率半徑來增加工作距離，比G-Lens改變參數相對容易，長工作距離應用中具有優勢，而在普通應用中，也因其成本優勢受到歡迎。只是在Filter型WDM中，需要在透鏡的端面粘貼濾波片，Grin-Lens端面為平面易于貼片。

光纖準直器（Collimator)種類C-Lens光纖準直光纖準直器（Collimator)UV膠

Epoxy環氧樹脂制作工藝Lens組裝玻璃管Lens光纖準直器（Collimator)UV膠Epoxy環氧樹脂光纖準直器（Collimator)制作工藝Pigtail組裝對齊后作標記斜面對齊光纖準直器（Collimator)制作工藝Pi光纖準直器（Collimator)制作工藝LensHolder套管組裝Lens

Holder

光纖準直器（Collimator)制作工藝Le主要性能技術指標：Wavelength（波長）=1520~1580nmInsertionLoss（插入損耗）<0.15dBReturnLoss（回波損耗）>65dBTensileLoad（拉力）>5NWorkingDistance（工作距離）:10mm光纖準直器（Collimator)主要性能技術指標：Wavelength（波長）=1520連接器（Connector）2.連接器（Connector）連接器（Connector）2.連接器（Connect連接器（Connector）基本原理光纖連接器的基本原理是采用某種機械和光學機構，是兩根光纖的纖心對準，保證90％以上的光可以通過。光纖連接器是光學元器件中的基礎元件，除了實現光纖之間的連接外，它還具有將光纖光纜、有源器件、其他無源器件、系統與儀表實現連接的功能。連接器（Connector）基本原理連接器（Connector）種類1、活動連接器：

a、連接器插頭（PlugConnector）使光纖（纜）在轉換器或變換器中完成插拔功能的器件

b、轉換器（Adaptor）把光纖（纜）插頭連接在一起，從而實現光纖接通的器件

c、跳線（JumperConnector）一根光纖（纜）的兩端都裝上插頭

d、變換器（Converter）使某種型號的插頭換成另一種型號插頭的器件

e、裸光纖轉換器（BareFiberAdaptor）使裸光纖與光源、探測器、各類光儀表連接的器件2、固定連接器：主要為光纖熔接（FiberFusingSplicing）連接器（Connector）種類1、活動連接器：連接器（Connector）基本制造類型連接器（Connector）基本制造類型各種制造標準連接器（Connector）各種制造標準連接器（Connector）連接器（Connector）

插針端面

PC：Non-angledPhysicalContactconnector

無角度接觸連接器

APC：AngledPhysicalContactconnector有角度接觸連接器這里端面一般為球面，球面增加回損。比較兩種連接器，APC斜球端面連接器可以在接觸時產生更大的回波損耗，其數值可以達到50-70dB，而一般的PC端面連接器回損約為30-40dB，只是由于角度位置的要求，APC連接器制作工藝會稍微復雜。

連接器（Connector）插針端面連接器（Connector）

部分連接器圖例

SC/PCSC/APC連接器（Connector）部分連接器圖例SC/PCSC/FC/PCFC/APC連接器（Connector）FC/PCFC/APC連接器（Connector）LC/PCLC/APC連接器（Connector）LC/PCLC/APC連接器（Connector）MU/PCMU/APC連接器（Connector）MU/PCMU/APC連接器（Connector）ST/PC連接器（Connector）ST/PC連接器（Connector）E2000/PCE2000/APC連接器（Connector）E2000/PCE2000/APC連接器（ConnectorF3000/PCF3000/APC

Note:SFFConnector:SmallFormFactor(1.25mmferruleOD).

連接器（Connector）F3000/PCF3000/APC

插針A插針B光纖插針連接器（Connector）插針套筒式連接器示意圖插針A插針B光纖插針連接器（Connector）插針套筒LC/PC連接器組裝結構連接器（Connector）組裝前組裝后LC/PC連接器組裝結構連接器（Connector）組裝前組主要性能技術指標連接器（Connector）1、插入損耗（InsertionLoss)2、回波損耗（ReturnLoss）3、重復損耗：多次插拔的損耗4、互換損耗：連接器部件互換時損耗主要性能技術指標連接器（Connector）1、插入損耗（I光耦合器（Coupler）3.光耦合器（Coupler）光耦合器（Coupler）3.光耦合器（Coupler光耦合器（Coupler）耦合器件的定義以及種類光耦合器是重要的無源器件，可是傳輸中的光信號在特殊結構的耦合區發生耦合，然后進行再分配。種類從功能上分光功率（Splitter）和光波長分配耦合器（WDMCoupler）；從端口形式可分為X形、Y形、星形以及樹形耦合器；從工作帶寬分窄帶耦合器、單工作窗口寬帶耦合器、雙工作窗口的寬帶耦合器；從傳導光模式分多模耦合器、單模耦合器。熔融拉錐型全光纖耦合器應為其良好的綜合優勢成為現在制作耦合器的主要方法。JDSU主要制造此類Coupler，為本章節專講內容。光耦合器（Coupler）耦合器件的定義以及種類熔融拉錐型全光纖耦合器的優勢1、極低的附加損耗：標準X型可達到0.05dB以下；2、方向性好：一般超過60dB;3、良好的環境穩定性：例如在-40度－85度范圍內可保持穩定的工作特性；4、控制方法簡單、靈活；5、成本低廉：原料為一般光纖，自動化程度高，成品率高。光耦合器（Coupler）熔融拉錐型全光纖耦合器的優勢光耦合器（Coupler）光纖結構示意圖光耦合器（Coupler）Coating包膠層

Core纖芯Cladding涂覆層光纖結構示意圖光耦合器（Coupler）Coating包膠層光耦合器（Coupler）光線的傳播

1.MeridionalRay子午光線的傳播（總與光纖軸相交）CladdingCladding光耦合器（Coupler）光線的傳播1.Meridion2.SkewRay斜光線的傳播（射入角大于子午線，不與光纖軸相交）光線的傳播

光耦合器（Coupler）2.SkewRay斜光線的傳播（射入角大于子午線，不與光耦合器（Coupler）耦合機理：（單模光纖耦合器）

耦合即是入射光功率在熔融拉錐區域進行功率再分配，一部分通過“直通臂”繼續傳輸，另一部分由“耦合臂”傳到另一光路。基本原理是：當光線輸入進入熔錐區輸入端時，由于纖芯的不斷變細，入射角度也不斷變大，當超過全反射的角度臨界點時，會有部分的光功率會逸出“輸入臂”熔錐區的光纖包層，這時光功率是以包層作為芯，纖外介質（空氣）作為新的復合波導中傳播的；在輸出端，隨著纖芯變粗，入射角度逐漸變小，光功率被兩個纖芯以特定的比率捕獲。

光耦合器（Coupler）耦合機理：（單模光纖耦合器）耦合即

光耦合器（Coupler）耦合機理示意圖(1X2Single為例)

耦合區單模輸入光（小角度單一路徑）背散射臂

輸入臂入射角度變大

逸出折射光耦合臂形成新的全反射直通臂光耦合器（Coupler）耦合機理示意圖(1X2Sing

光耦合器（Coupler）熔融拉錐示意圖99.9％氫氣火焰拉力一定要打兩個結光耦合器（Coupler）熔融拉錐示意圖99.9％氫氣火焰

光耦合器（Coupler）V-shapeQuartzTube石英基板ShrinkTube熱縮套SiliconRubber硅膠StainlessSteelTube不銹鋼套Epoxy環氧膠UV膠Fiber光纖ShrinkTube熱縮套SiliconRubber硅膠V-shapeQuartzTubeV型石英基板StainlessSteelTube不銹鋼套結構示意圖光耦合器（Coupler）V-shapeQuartzT光耦合器（Coupler）主要性能技術指標1、插入損耗2、附加損耗（ExcessLoss）：全部輸出端口功率總和相對于全部輸入功率總和的減少值3、分光比（CouplingRatio）：耦合器各輸出端口的輸出功率的比值4、方向性（Directivity）：輸入側非注入光一端的輸出光功率與全部注入功率的比較值5、均勻性（Uniformity）:在器件工作帶寬范圍內，各輸出端口輸出光功率的最大變化值6、偏振相關損耗（PolarizationDependentLoss）當傳輸光信號偏振態發生360度變化，器件各端口輸出光功率最大變化量7、隔離度（Isolation）光纖耦合器件某一光路對其他光路中光信號的隔離能力

光耦合器（Coupler）主要性能技術指標1、插入損耗光衰減器（Attenuator）4.光衰減器（Attenuator）光衰減器（Attenuator）4.光衰減器（Atten光衰減器是重要的光學無緣器件，常用于在系統中吸收或反射掉光功率余量、評估系統的損耗以及各類測試中。

光衰減器可以按照用戶的要求將光信號進行預期的衰減，類型很多，不同類型衰減器分別采用不同的工作原理。光衰減器的作用：光衰減器（Attenuator）光衰減器是重要的光學無緣器件，常用于在系統中吸收或反射光衰減光衰減器（Attenuator）直接鍍膜型光衰減器（吸收或反射膜）縱向位移型橫向位移型衰減片型光衰減器液晶型光衰減器光衰減器位移型光衰減器光衰減器的種類光衰減器（Attenuator）直接鍍膜型光衰減器（吸收或光衰減器（Attenuator）MEMS衰減器的原理正視圖AirGap氣孔

DoubleCoreTube雙光纖毛細管

Vane折光葉片Coating鍍反射模WedgedMirror雙折射晶體

G-Lens格林透鏡FlexPCB（MEMSChipSoldered）印刷線路板（Chip

已焊接）Epoxy632膠光衰減器（Attenuator）MEMS衰減器的原理正視圖A光衰減器（Attenuator）光衰減器主要性能指標1、InsertionLoss：插入損耗，即衰減量2、ReturnLoss：回波損耗3、Attenuationrange：衰減范圍4、Attenuationresolution：衰減精度5、PDL：偏振相關損耗光衰減器（Attenuator）光衰減器主要性能指標1、In5.光隔離器（Isolator）光隔離器（Isolator）5.光隔離器（Isolator）光隔離器（Isolato光隔離器（Isolator）概述與光隔離器種類光隔離器主要是解決光路中光的反射問題，它是只允許光線沿光路正向傳輸的非互易性無源器件。包括兩種主要類型：Polarization-DependentFree-spaceOpticalIsolator

空間型偏振相關隔離器，簡稱PDFI。其工作原理是利用了磁光晶體的法拉第效應，具體結構是兩個線偏振器中加一個法拉第旋轉器而成。MiniatureOpticalFree-spaceIsolator

微型空間型偏振相關隔離器，簡稱MOFI，是PDFI的微型化，原理與其相同。Polarization-InsensitiveFiberIsolator偏振無關光隔離器，簡稱PIFI。其工作原理是采用雙折射晶體，產生偏振態互相垂直的o光和e光，又經雙折射晶體耦合。但反射光經法拉第旋轉器偏轉后，o光與e光之間的角度加大，無法耦合反射到入射口。

以下是光隔離器中常用的一些光學元件以及特性。2、1、3、光隔離器（Isolator）概述與光隔離器種類2、1、3、法拉第旋轉器（FaradayRotator）光隔離器（Isolator）不具有旋光性的物質在磁場的作用下，偏振光通過改物質時其震動面將發生旋轉。此現象稱為磁致旋光效應，也稱法拉第效應。法拉第效應的一個重要特性是：不管光的傳播特性如何，迎著外加磁場的方向觀察，偏振光按反時針旋轉，其旋向是不可逆轉的。這是制作光隔離器的基礎特性。常用材料包括YIG晶體（釔鐵石榴石）、高性能磁光晶體。典型的隔離器采用選光角度為45度的旋轉器。法拉第旋轉器法拉第旋轉器（FaradayRotator）光隔離器（Is光隔離器（Isolator）自然光、偏振光與偏振片自然光為橫波其振動態為

各向均勻振動二向色性偏振片：只允許與光軸平行振動態光通過

塞璐璐基片上蒸鍍一層硫酸奎寧晶粒

光隔離器（Isolator）自然光、偏振光與偏振片自然光為橫光隔離器（Isolator）雙折射晶體Wedged片birefringentCrystalWedged

入射光楔形單軸雙折射晶體光軸o光光軸e光光隔離器（Isolator）雙折射晶體Wedged片bir光隔離器（Isolator）PMD補償片

Y向基模輸出端展寬，不能完全混合PMD即PolarizationModeDispersion,偏振模色散；光纖為各項異性晶體，光束入射會產生雙折射，光線傳輸基模由兩個正交的極化模組成，在理想的光纖形狀情況下，兩個基模傳輸常數相同，PMD為0；實際上由于光纖本身截面不圓度等原因、彎曲扭轉等原因，兩個基模傳輸到達時間不同，產生輸出端展寬現象，不能完全混合，從而產生偏振模色散。如右圖示。單級偏振無關型光隔離器由于使用遠非理想圓截面的單軸雙折射晶體，PMD損失尤其明顯，因此需要PMD補償片進行補償。雙級由于原來的相位差再次經過雙折射晶體而受到反向校正，不需要PMD片補償。X向基模輸入混合后輸出光隔離器（Isolator）PMD補償片Y向基模輸出端展光隔離器（Isolator）光隔離器結構示意圖PigtailSilicone硅膠Magnet磁鐵O-Ring橡膠圈PigtailSleeve毛細管套CenterTube金屬套管C-LensOuterHouse金屬外殼封裝Core中心件光隔離器（Isolator）光隔離器結構示意圖PigtaIsolatorCore中心件示意圖PMD片劃線必須在光路外光隔離器（Isolator）IsolatorCore中心件示意圖PMD片劃線必須在光路E光O光E-beamE光O-beamO光DdE光O光E光O光PIFI光隔離器原理

光隔離器（Isolator）E光O光E-beamE光O-beamO光DdE光O光E光OMOFI光隔離器原理（單極）

光隔離器（Isolator）PolarizerAnalyzerFaradayRotatorPolarizerAnalyzerFaradayRotatorForwardtransmissionMOFI光隔離器原理（單極）光隔離器（Isolator）MOFI光隔離器結構圖（單極）

Analyzer檢偏器FaradayRotator(Garnet)旋光片Polarizer起偏器CylindricalMagnet磁環MOFIHousing

金屬外殼MOFICap起偏器套光隔離器（Isolator）MOFI光隔離器結構圖（單極）Analyzer檢偏器Fa光隔離器（Isolator）主要性能技術指標

1、InsertionLoss：插入損耗2、ReturnLoss：回波損耗3、Isolation：反向隔離度，表征隔離期對反向傳輸光的衰減能力4、PolarizationDependentLoss:PDL偏振相關損耗，是指當輸入光偏振態發生變化而其他參數不變時，器件插入損耗的最大變化量5、PolarizationModeDispersion：偏振模色散，是指通過器件的信號光不同偏振態之間的相位延遲。光隔離器（Isolator）主要性能技術指標1、Inse光波分復用器（WDM）6、光波分復用器（WDM）光波分復用器（WDM）6、光波分復用器（WDM）光波分復用器（WDM）概述：波分復用技術是光纖通信中的一種傳輸技術，它利用了一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波的特點，把光纖可能應用的波長范圍劃分成若干個波段，每個波段用作一個獨立的通道傳輸一種預定波長的光信號。這樣大大提高了單模光纖的帶寬利用光波分復用器是對光波波長進行分離與合成的光無源器件。光波分復用器件的一個端口，作為器件的輸出/輸入端，N個端口作為器件的輸入/輸出端。P0(0#端口)1P1端口2P2端口nPn端口光波分復用器（WDM）概述：波分復用技術是光纖通信中的一種傳光波分復用器（WDM）制造方法棱鏡傳統光柵光纖光柵Grating波導陣列光柵AWG光柵色散元件帶通濾波器截止型濾波器限波濾波器干涉元件光耦合器超窄帶濾波器（密集型）偏振無關器件偏振相關器件全光纖型（熔融拉錐方法）WD