光纤耦合器
光纤耦合器的参数
光纤耦合器的参数光纤耦合器是一种用于将光信号从一个光纤耦合到另一个光纤的器件。
它在光通信和光传感等领域中发挥着重要的作用。
光纤耦合器的性能参数对于确保高质量的光传输至关重要。
接下来，我将详细介绍光纤耦合器的一些重要参数。
1. 插损（Insertion Loss）：插损是指从输入端口到输出端口的光信号强度损失。
它通常以分贝（dB）为单位表示。
插损对于光纤传输中的信号损耗至关重要，因为高插损会导致信号弱化，降低传输效率。
2. 回波损耗（Return Loss）：回波损耗是光信号从输出端口反射回输入端口的损耗。
它通常以分贝为单位表示。
较高的回波损耗表示较少的光信号反射，这有助于减少传输中的信号干扰。
3. 耦合效率（Coupling Efficiency）：耦合效率是指光纤耦合器将输入信号转移到输出光纤的效率。
它通常以百分比形式表示。
较高的耦合效率表示相对较少的能量损失，这对于长距离光纤传输非常重要。
4. 带宽（Bandwidth）：带宽是指光纤耦合器能够传输的光信号频率范围。
它通常以赫兹（Hz）为单位表示。
较大的带宽意味着光纤耦合器能够传输更高频率的信号，从而支持更高速的数据传输。
5. 色散（Dispersion）：色散是光信号在光纤中传输过程中由于不同波长光的传播速度不同而引起的时间扩展现象。
光纤耦合器应该具有低色散特性，以确保高质量的信号传输。
6. 响应时间（Response Time）：响应时间是指光纤耦合器从信号输入到输出的时间延迟。
它通常以纳秒（ns）为单位表示。
响应时间对于实时应用非常重要，较快的响应时间可以提高系统的动态性能。
7. 交叉耦合（Cross Coupling）：交叉耦合是指输入光纤信号在光纤耦合器中从一个输入端口耦合到其他输出端口的程度。
较低的交叉耦合有助于减少不同信号之间的干扰。
以上是光纤耦合器的一些重要参数。
不同的应用领域对这些参数的要求有所不同，因此在选择光纤耦合器时需要根据具体的应用需求来进行选择。
光纤耦合器导光性能与结构参数关系
光纤耦合器导光性能与结构参数关系一、光纤耦合器技术概述光纤耦合器是一种将光信号在两根或多根光纤之间进行分配的无源光器件，广泛应用于光纤通信、光纤传感、光纤网络等领域。
其导光性能是衡量耦合器性能的关键指标之一，直接影响到信号传输的质量和效率。
光纤耦合器的导光性能与其结构参数紧密相关，本文将探讨这种关系，分析其重要性、影响因素以及优化方法。
1.1 光纤耦合器的工作原理光纤耦合器的工作原理基于光的干涉原理，通过特定的结构设计，实现光信号在不同光纤间的耦合与分配。
耦合器内部通常包含多个光纤通道，光信号在这些通道中传播时，会因为干涉、反射、折射等现象而发生能量的重新分配。
1.2 光纤耦合器的类型根据耦合方式和应用需求，光纤耦合器可分为多种类型，包括但不限于：- 1xN耦合器：将一个输入信号分配到N个输出端口。
- 2x2耦合器：将两个输入信号进行耦合，形成两个输出信号。
- 星型耦合器：实现多点之间的光信号分配。
- 波长选择性耦合器：根据光信号的波长进行选择性耦合。
1.3 光纤耦合器的应用场景光纤耦合器在多个领域有着广泛的应用，主要包括：- 光纤通信网络的信号分配与放大。
- 光纤传感系统中的信号耦合与处理。
- 光纤局域网(LAN)和城域网(MAN)中的信号路由。
- 光纤医疗设备中的信号传输与处理。
二、光纤耦合器导光性能的影响因素光纤耦合器的导光性能受多种因素影响，这些因素决定了耦合器在实际应用中的性能表现。
2.1 光纤耦合器的结构设计光纤耦合器的结构设计是影响导光性能的关键因素之一。
耦合器的结构包括光纤的排列方式、耦合区域的尺寸、光纤间的间距等。
这些参数需要根据应用需求进行精确设计，以实现最佳的耦合效果。
2.2 光纤材料与特性光纤材料的类型和特性也会影响耦合器的导光性能。
例如，单模光纤和多模光纤在导光性能上存在差异，需要根据信号传输的距离和带宽要求选择合适的光纤类型。
2.3 耦合器的制造工艺光纤耦合器的制造工艺直接影响其结构参数的准确性和一致性。
光纤耦合器种类
光纤耦合器种类光纤耦合器是一种将两根或多根光纤进行连接的光学器件，广泛应用于光通信、光传感、激光加工、医疗等领域。
按照工作原理和结构特点的不同，光纤耦合器可以分为几种不同的类型，下面将分别介绍。
一、分束器分束器是将一个光信号分成两个或多个光信号输出的器件。
分束器通常是基于光纤的分光技术，通过将进入的光束在不同波长或传输距离的情况下将其分成多个光束，从而实现对光信号的处理。
它可分为功率分配型、等分型和分波型分束器。
功率分配型分束器将输入的光信号按照不同的功率比例输出至多个输出端口，通常用于进行分光功率的分配，如分配至多个检测器进行监测。
等分型分束器将输入的光信号按照相等的功率比例进行输出，用于将一根进光纤接入到多个设备中以无源的方式复制信号，如使用在网络系统中。
分波型分束器能将一个光信号按照频率进行分波，然后将不同频率的光信号输出至不同的端口，常用于联网系统、光传感等领域。
二、耦合器耦合器是将两个或多个光信号耦合成一个光信号的器件。
耦合器通常有多个输入和输出端口，可用于将不同的光信号进行混合、分配、复用等功能。
它可以分为星型、网状型、串扰型和串通型等不同形式。
星型耦合器中，多跟输入信号将被耦合至一根输出端口中，通常用于传输多路光信号并将其合并，如由多个光源形成的光信号。
网状型耦合器中，多根输入信号会在内部交错交汇之后分散至多个输出端口，常用于进行星形分布的光网络。
串扰型和串通型耦合器通过在接口处及其附近小量完成一定程度的光信号交混，使其能够将输入信号转换至输出端口。
串扰型耦合器用于高速数据的传输，通过对不同的传输信息进行交错便可对其进行打包传输，大幅度提升数据传输效率。
而串通型耦合器是一种新型的光纤耦合器，能够将低速率的光信号进行优化，是电力系统中使用的一种较为普遍的器件。
三、互联器互联器是一种用于连接两个不同光纤之间的物理层设备。
通常情况下，它是用于连接多根光纤，在不丢失任何信号的情况下进行数据传输和信号复制的设备。
光纤耦合器的工作原理
光纤耦合器的工作原理光纤耦合器是光纤通信领域中的重要设备，用于将光信号从一个光纤传输到另一个光纤上，实现对光信号的分离、合并、调制和解调等功能。
其工作原理及结构一般可分为两大类：分束耦合器和合束耦合器。
一、分束耦合器（Star Coupler）分束耦合器是光纤耦合器中最常见的一种类型，也是应用最广泛的一种。
其工作原理基于光的干涉现象。
分束耦合器主要包括一束单模光纤输入接口和多束单模光纤输出接口。
输入光信号通过输入接口进入分束器内部，然后在分束器内部的特殊平台上发生分束变换。
平台上通常有一系列的光栅或其他透镜等元件，用于调整光信号的传播路径和干涉条件。
通过合理设计平台结构和元件参数，可以实现将输入光信号均匀地分派到各输出接口，并且使各输出光束相位保持一致。
分束耦合器的工作原理可以用以下步骤来描述：1. 输入光信号通过输入接口进入分束耦合器内部。
2. 在分束器内部的平台上发生分束变换。
这是通过光栅或者透镜等元件实现的，其作用是将输入光束分为多个光束，并将它们引导到不同的输出接口上。
3. 分束后的光束根据设计的干涉条件进行干涉。
这是由于输入光束的分向和分束的导致的，并且使得不同的光束在某些点上会具有相干性。
4. 干涉后的光束将被重新聚焦在每个输出接口上，并通过输出接口传出。
总结来说，分束耦合器的工作原理是通过光的分束、干涉和聚焦等过程，将输入光信号分成多个光束并重新聚焦到输出接口上，实现光的转换和分发功能。
二、合束耦合器（Re-Coupler）合束耦合器是光纤耦合器中的另一种常见类型，主要用于将多个光线合并为一个光线。
它与分束耦合器的工作原理正好相反。
合束耦合器主要包括多束单模光纤输入接口和一束单模光纤输出接口。
输入光信号通过输入接口进入合束器内部，然后在合束器内部的特殊平台上发生合束变换。
通过合理设计平台结构和元件参数，可以实现将多个输入光束合并为一个输出光束，并使其相位保持一致。
合束耦合器的工作原理可以用以下步骤来描述：1. 多个输入光信号通过多个输入接口进入合束耦合器内部。
实验十一光纤耦合器的原理及性能测试
实验十一光纤耦合器的原理及性能测试光纤耦合器是一种用于将光信号从一个光纤传输到另一个光纤的设备。
它通常由光源、光纤、光学元件和检测器组成。
光纤耦合器的原理是利用光学元件将光信号从一个光纤耦合到另一个光纤中，同时保持信号的传输和质量。
光纤耦合器的主要性能指标包括插损、回波损耗、偏振相关性和耦合效率。
插损是指从输入光纤到输出光纤间能量的损失程度。
回波损耗是指在耦合过程中返回到光源的光信号损失的量。
偏振相关性是指光信号在耦合过程中发生的偏振旋转程度。
耦合效率是指被输入光纤耦合到输出光纤中的光信号的比例。
为了测试光纤耦合器的性能，可以采用以下方法：1.插入损耗的测试：将光纤耦合器与光学光源和光学检测器连接起来，测量输入和输出光功率的差异。
通过比较输入和输出光功率的差值，可以计算出耦合器的插损。
2.回波损耗的测试：将光纤耦合器的输入端连接到光源，输出端连接到光学检测器，并将光学反射镜连接到输出端。
测量从光源输入到输出端的光功率损失，以确定回波损耗。
3.偏振相关性的测试：将光纤耦合器的输入端连接到偏振光源，输出端连接到光学检测器，并通过改变输入端的偏振方向来测量输出端的光功率变化。
通过测量光功率的变化，可以确定光纤耦合器的偏振相关性。
4.耦合效率的测试：将光纤耦合器的输入端连接到光学光源，输出端连接到光学检测器，并将光纤耦合器连接到光纤，并测量输入光功率和输出光功率。
通过比较输入和输出光功率，可以计算出耦合效率。
此外，还可以通过使用OTDR（光时域反射仪）等仪器来测量光纤的损耗和传输性能。
通过TOF（飞行时间）测量等方法，可以实现对光纤传输的延迟和带宽的测量。
总之，了解光纤耦合器的原理以及性能测试的方法对于光纤通信系统中的光信号传输至关重要。
通过对光纤耦合器的性能进行测试，可以确保光信号在传输过程中的稳定性和最佳质量。
光纤耦合器的介绍
光纤耦合器的介绍固定式光纤耦合器一般由光源模块、耦合模块和接收器模块组成。
光源模块通常使用激光二极管或LED作为光源，经过光驱动电路产生激发光，并经过光纤传输到耦合模块。
耦合模块包括光纤与光源的耦合结构，可以保证光能有效地输入到输出光纤中。
接收器模块由光电检测器和信号处理器组成，用于接收并处理输出光纤中的光信号。
可调式光纤耦合器的耦合参数可以根据需求进行调整，具有更大的灵活性。
它主要由耦合模块和调节结构组成。
耦合模块包括光纤与光源的耦合结构以及调节装置，通过调节装置可以改变耦合结构的位置和角度，从而调整耦合效果。
可调式光纤耦合器可以根据需要实现不同光纤之间的耦合，或者调整入射光的角度和位置，以满足不同的应用需求。
光纤耦合器的基本性能参数包括插损、回波损耗和耦合均匀性。
插损是指光信号从光源耦合到输出光纤时的功率损失，回波损耗是指从输出光纤反射回光源的功率损失，耦合均匀性是指不同光纤之间的耦合效果的一致性。
这些参数对于保证光信号的传输质量和系统的稳定性非常重要。
除了基本功能外，光纤耦合器还可以根据应用需求具备其他特殊功能。
例如，双向光纤耦合器可以实现双向光信号的耦合和输出；波分复用光纤耦合器可以实现不同波长光信号的耦合和分离；分束光纤耦合器可以将光信号分为多个输出光纤；耦合多路光纤耦合器可以实现多个光信号的耦合和输出等。
与传统的电缆传输方式相比，光纤耦合器具有传输距离远、带宽大、抗干扰性强等优点。
它在通信系统、光纤传感系统、医学仪器、工业自动化等领域都有广泛的应用。
同时，随着光纤技术的不断发展，光纤耦合器的性能也在不断提高，对于满足更高要求的光纤传输应用提供了更多的选择。
光纤耦合器
介绍
01 简介
03 单模 05 分类
目录
02 原理 04 多模
光纤耦合器(Coupler)又称分歧器(Splitter)、连接器、适配器、光纤法兰盘，是用于实现光信号分路/合 路，或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信路、有线电视路、用户回路系统、区域路中都会 应用到。
简介
分类
按照耦合的光纤的不同有如下分类：
SC光纤耦合器：应用于SC光纤接口，它与RJ-45接口看上去很相似，不过SC接口显得更扁些，其明显区别还 是里面的触片，如果是8条细的铜触片，则是RJ-45接口，如果是一根铜柱则是SC光纤接口。
LC光纤耦合器：应用于LC光纤接口，连接SFP模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制 成。（路由器常用）
或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信路、有线电视路、用户回路系统、区域路中都会 应用到。光纤耦合器可分标准耦合器(属于波导式，双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率)、直连式耦 合器(连接2条相同或不同类型光纤接口的光纤,以延长光纤链路)、星状/树状耦合器、以及波长多工器(WDM，若 波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM)，制作方式则有烧结(Fuse)、微光学式(Micro Optics)、光波 导式(Wave Guide)三种，而以烧结式方法生产占多数(约有90%)。烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧 融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是光纤熔接机，也是其中的重要步骤，虽 然重要步骤部分可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15%左右，再者采用 人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDM模块及光主动元件高，因 此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30%。
光纤耦合器Coupler
光纤耦合器又名：分歧器光纤耦合器（Coupler ）是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到，与光纤连接器分列被动元件中使用最大项的。
光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位1X2，亦即将光讯号分成两个功率）、星状/树状耦合器、以及波长多工器（WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM ），制作方式则有烧结（Fuse ）、微光学式（Micro Optics ）、光波导式（Wave Guide ）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90 %）。
烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是融烧机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10〜15 %左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDM module及光主动元件高，因此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20〜30 %。
光耦合器又名：光电隔离器光耦合器（optical coupler，英文缩写为0C ）亦称光电隔离器，简称光耦。
光耦合器以光为媒介传输电信号。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。
目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
概述a rl fa rl fca u —Aa rWr a K&f s bAsi sa G—r —"l S 1 ai*tJfcaa*aaV ---------------------- 1 a*rr ■ a'sa jNN rM fa r< f J i a a a Gfr rf fia*& —fa* u sfci's rB f J eft P T a a stl q q — Un s --------------------------------- fa i ------fa* & u rl rB ifa atA光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。
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2×2 的光纤耦合器
P P1
P2
0
1 2
熔锥光纤型波分复用器结构和特性
熔融拉锥法的原理：
熔融拉锥法就是将两根(或两根以上)除去 涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高 温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终 在加热区形成双锥体形式的特殊波导结 构，实现传输光功率耦合的一种方法。
假设耦合器无损耗
被驱动光纤与驱动光纤 相位相差90 度
P2 P0 sin 2 z 是耦合系数
P1 P0 P2 P0 1 sin2 z
p0 cos2 z
两根光纤交替成为 驱动光纤
光功率分配的百分比
P2
P2
P1
100%
附加耦合损耗
10
log
P2
10.2 光纤耦合器
光耦合器是将光N P1/N
耦合器的每个输入端的 光功率被分配到所有输 出端口
P1/N
N×N
1×N
10.2.1 光纤耦合器的分类和应用
制作光耦合器可以有多种方法，大致可分 为光纤型、微器件型、波导型等。
光纤耦合器
波导耦合器
SiO2
(1) 套管结构
套管结构的连接器由插针和套筒组成。
(2) 双锥结构
双锥结构连接器是利用锥面定位。
(3) V形槽结构
V形槽结构的光纤连接器是将两个插针放 入V形槽基座中，再用盖板将插针压紧， 利用对准原理使纤芯对准，(如图10.3所 示)。
图10.3 V形槽结构
(4) 球面定心结构
球面定心结构由两部分组成，一部分是装有精 密钢球的基座，另一部分是装有圆锥面(相当于 车灯的反光镜)的插针。
10.1.2 光纤连接器特性
评价一个连接器的主要指标有4个，即插入 损耗、回波损耗、重复性和互换性。
1. 插入损耗
插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接 器之后，其输出光功率相对输入光功率的比 率的分贝数，表达式为：
Ac＝-10lgP1/P0(dB)
式中：Ac为连接器插入损耗；P0为输入 端的光功率；P1为输出端的光功率。
• DWDM：光传输的划时代的革命
TX
TX
TX TX
TX TX TX
D
120 km
W
D
M
EDFA
TX
120 km
120 km
EDFA
D W D M
TX TX TX TX TX TX
TX TX
1、光纤型
输入光
光纤a
1
光强度
2
输出光
1
5
9
4
光纤b
3
2
6
10
(a)
3
7
11
4
8
12
(c) (b)
图 10.8光纤型耦合器
光纤连接器由三个部分组成的：两个配合插头和 一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管 起对准套管的作用。如图10.1所示。
图10.1 光纤活动连接器基本结构
1. 光纤连接器的结构
光纤连接器基本上是采用某种机械和光 学结构，使两根光纤的纤芯对准，保证 90%以上的光能够通过，目前有代表性 并且正在使用的光纤连接器主要有五种 结构。
耦合光功率
光约束在 光纤半径减小
纤芯中传播 V明显减小
部分光在
光输入
纤芯外传播
P0
发生耦合
后向反(散)射光
P3
拉伸时决定
火焰宽度决定
总拉伸长度
耦合光功率P2跟以下参数有关： •拉伸区长度2L+W •拉伸区内逐渐变小的光纤半径r •耦合区中两根光纤的半径差Dr
直通功率
P1
P2
耦合功率
2×2光纤耦合器内的光功率分布
由AT＆T开发出来，是双锥型连接器。 ST 光纤连接器有一个直通和卡口式锁定机构。
由Bell lab开发出来。采用操作方便的模块化插孔闩锁 机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、 FC等所用尺寸的一半，为1.25mm，提高了光配线架中 连接器的密度。目前，在单模光纤方面，LC类型的连 接器实际已经占据了主导地位。
衬底
耦合器的应用
主要用途：功率分配
PASSIVE SPLITTER
密集波分复用（DWDM）
光纤通信：损耗低、 距离远、容量大 • 增加容量：时分复用、空分复用
TXTXTXTXTXRT13PXR11TP30RR11TP30RR11TP30RR11T3P0RR11TR13P0RP31TR11T0RP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R03P1TR11TR0P30RR11TP30RR11TP30RR11T3P0RR11TR3P0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R03P1TR11TR0P30RR11TP30RR11TP30RR11TP30RR11TR1P30RP31TR11T0RP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R0P31TR11TR0P3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TR1P3R0P31TR11TR0P3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R0R11TP3R01TTR0XTXTXTXTXTX
(5) 透镜耦合结构
透镜耦合又称远场耦合，它分为球透镜耦合和 自聚焦透镜耦合两种，其结构分别如图10.5、 图10.6所示。
图10.5 球透镜耦合结构 图10.6 自聚焦透镜耦合
连接器的类型——按接头外形分类
FC SC
ST LC
NTT公司开发。其外部加强方式是采 用金属套，紧固方式为螺丝扣
日本NTT公司开发的光纤连接器。 其外壳呈矩形，紧固方式是采用插 拔销闩式，不需旋转，具有安装密 度高的特点。
第十章 常用光无源器件
10.1 光 纤 连 接 器 10.2 光纤耦合器 10.3 光 开 关
10.1 光 纤 连 接 器
10.1.1 光纤连接器的结构与种类
光纤(缆)活动连接器是实现光纤(缆)之间 活动连接的光无源器件，它还具有将光纤 (缆)与其他无源器件、光纤(缆)与系统和仪 表进行活动连接的功能。
2. 回波损耗
回波损耗又称为后向反射损耗。它是指 光纤连接处，后向反射光对输入光的比 率的分贝数，表达式为：
Ar＝-10lgPR/P0 (dB)
式中：Ar表示回波损耗；P0表示输入光 功率；PR表示后向反射光功率。
3. 重复性和互换性
重复性是指光纤(缆)活动连接器多次插拔 后插入损耗的变化，用dB表示。互换性 是指连接器各部件互换时插入损耗的变 化，也用dB表示。