光功率发射和耦合
光纤通信重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结第一章1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。
通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。
2.光纤：由绝缘的石英（SiO2）材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。
3.光纤通信系统的基本组成:以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统，主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。
输入到光发射机的带有信息的电信号，通过调制转换为光信号。
光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。
系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。
光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。
光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。
它一般由光电检测器和解调器组成。
光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。
中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。
为提高传输质量，通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号，最后把这种已调信号输入光发射机。
还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RF信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。
在这个过程中，受调制的RF电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。
目前大都采用强度调制与直接检波方式。
又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。
数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。
发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。
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。
光纤通信中直接耦合效率的计算公式
光纤通信中直接耦合效率的计算公式光纤通信作为一种高速、高带宽的通信方式，已经被广泛应用于电信、互联网和其他领域。
在光纤通信中，直接耦合效率是一个重要的参数，它影响着光信号的传输效率和稳定性。
准确计算直接耦合效率对于光纤通信系统的设计和优化至关重要。
1. 直接耦合效率的定义直接耦合效率是指光信号从一个光源传送到接收端的光耦合效率。
在理想情况下，光信号经过光纤传输，不会有任何损失，光能完全传输到接收端，这时的直接耦合效率为100。
然而，在实际应用中，由于光纤的材料、制造工艺、连接器等因素的影响，光信号会有一定程度的损耗，导致直接耦合效率降低。
2. 直接耦合效率的计算方法直接耦合效率的计算方法主要涉及光源功率、光纤损耗、接口连接等因素。
一般来说，直接耦合效率可以通过以下公式计算：直接耦合效率 = (Pout / Pin) * 100其中，Pout为输出光功率，Pin为输入光功率。
在实际应用中，直接耦合效率的计算需要考虑到光源的功率稳定性、光纤的损耗系数、连接器的质量等因素，以获得准确的结果。
3. 直接耦合效率的影响因素直接耦合效率受多种因素的影响，包括光源功率、光纤损耗、连接器质量、光纤长度、光源和接收端的匹配度等。
在光纤通信系统设计中，需综合考虑这些因素，选择合适的光源、光纤和连接器，以达到最佳的直接耦合效率。
4. 提高直接耦合效率的方法为了提高直接耦合效率，可以采取以下措施：- 选择高品质的光源和光纤，减小光信号的损耗；- 注意光源和接收端的匹配度，避免因不匹配导致的光能损失；- 定期清洁和保养光纤连接器，确保连接质量良好；- 控制光源的功率，并保证其稳定性，以提高直接耦合效率。
5. 结语直接耦合效率是光纤通信系统中的重要参数，它直接影响着光信号传输的效率和稳定性。
正确计算直接耦合效率，了解影响因素并采取相应的措施，可以有效提高光纤通信系统的性能和可靠性。
在实际应用中，我们需要不断研究和优化直接耦合效率的计算方法，以满足不断发展的光纤通信需求。
第四章-无源耦合器
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第四章 无源光耦合器器件
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第四章 无源光耦合器器件
标准熔融拉锥型单模光纤耦合器的功率 变换关系式:
P1(z) cos2(Cz)
P2
(z)
s
in2
(Cz)
(4-15)
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第四章 无源光耦合器器件
图4.5 耦合比率与熔融拉锥长度的关系
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第四章 无源光耦合器器件
在多模光纤中, 传导模是若干个分离的模式, 不仅 应在数值孔径角内, 还要满足
P.D.L1l0og MI(P N OUj)T(dB ) (4.6) MA(PO XUj)T
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线偏振光:
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自然光:
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部分偏振光:
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第四章 无源光耦合器器件
7. 隔离度(Isolation) 波长隔离度定义为被隔离的工作波长在该输出 端的插入损耗。即指光纤耦合器件的某一光路 对其它光路中的光信号的隔离能力。它的意义 是与反映WDM器件对不同波长信号的分离能力。
制作的方法:在制作方法上采用直接拉制法和基本 单元拼接法.
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第四章 无源光耦合器器件
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第四章 无源光耦合器器件
树型耦合器示意图
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第四章 无源光耦合器器件
4.2.5 宽带耦合器: 宽带耦合器（ WBC ） 是利用独特的带宽拓展技术（非对称工艺） 改变器件的波长特性，使带宽拓展到 ±50nm，而且在这个带宽范围内均能满 足低附加损耗、低偏振相关损耗等指标。
熔接法的工作原理: 在双锥体的前半部，随着光纤逐渐变细，原来在光纤中传 播的芯模逐渐变成包层膜并向前传播，在双锥区光信号以使所有光纤“公有化” 了，即发生光耦合。在双锥体后半部分，随着光纤逐件变粗，包层膜又逐渐转换 为芯模，使光功率分配到各个光纤中，这就是多纤星状耦合器的工作原理。
光纤通信-重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结第一章1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。
通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。
2.光纤：由绝缘的石英（2）材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。
3.光纤通信系统的基本组成:以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统，主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。
输入到光发射机的带有信息的电信号，通过调制转换为光信号。
光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。
系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。
光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。
光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。
它一般由光电检测器和解调器组成。
光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。
中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。
为提高传输质量，通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号，最后把这种已调信号输入光发射机。
还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。
在这个过程中，受调制的电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。
目前大都采用强度调制与直接检波方式。
又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。
数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。
发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件，则就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。
光纤与光源耦合方法实验
光纤与光源耦合方法实验一.实验目的初步掌握光纤切割技术，光纤与光源耦合技术，体会透镜数值孔径对耦合效率的影响。
二.实验原理光纤作为无源器件，是光纤传感器中基本组成部分。
其端面处质量的好坏直接影响与光源耦合的效率及光信号的采集。
光纤端面的处理可分为两种形式，即平面纤头和透镜牵头，本次实验主要是平面光纤头的制作。
光耦合是将光源发出的光，注入到光纤中的一个过程。
光耦合效率与光纤端面质量和耦合透镜的是指孔径有关，当光纤端面处理的质量较好，其数值孔径与耦合透镜数值孔径相匹配时可得到最佳耦合效率。
耦合方法光纤与光源的耦合有直接耦合和经聚光器件耦合两种。
聚光器件有传统的透镜和自聚焦透镜之分。
自聚焦透镜的外形为“棒”形（圆柱体），所以也称之为自聚焦棒。
实际上，它是折射率分布指数为2（即抛物线型）的渐变型光纤棒的一小段。
自聚焦透镜自聚焦透镜又称梯度折射率透镜，是指其内部的折射率分布沿径向逐渐减小的柱状透镜。
由于梯度折射率透镜具有端面准直、耦合和成像特性，加上它圆柱状小巧的外形特点，可以在多种不同的微型光学系统中使用更加方便。
并在集成光学领域如微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备有着广泛的应用。
梯度折射率透镜是光通讯无源器件中必不可少的基础元器件。
应用于要求聚焦和准直功能的各种场合，被分别使用在光耦合器、准直器、光隔离器、光开关、激光器等方面。
直接耦合是使光纤直接对准光源输出的光进行的“对接”耦合。
这种方法的操作过程是：将用专用设备使切制好并经清洁处理的光纤端面靠近光源的发光面，并将其调整到最佳位置（光纤输出端的输出光强最大），然后固定其相对位置。
这种方法简单，可靠，但必须有专用设备。
如果光源输出光束的横截面面积大于纤芯的横截面面积，将引起较大的耦合损耗。
经聚光器件耦合是将光源发出的光通过聚光器件将其聚焦到光纤端面上，并调整到最佳位置（光纤输出端的输出光强最大）。
这种耦合方法能提高耦合效率。
光纤耦合与特性测试实验
目录【实验目的】..................................................................................................... - 2 -【实验原理】..................................................................................................... - 2 -【实验设计】..................................................................................................... - 4 -【思考题】......................................................................................................... - 8 -- 1 -【实验目的】1．了解常用的光源与光纤的耦合方法。
2．熟悉光路调整的基本过程，学习不可见光调整光路的办法。
3．通过耦合过程熟悉Glens 的特性。
4．了解1dB 容差的基本含义。
5．通过实验的比较，体会目前光纤耦合技术的可操作性。
【实验原理】在光纤线路耦合的实施过程中，存在着两个主要的系统问题：即如何从各种类型的发光光源将光功率发射到一根特定的光纤中（相对于目前的光源而言），以及如何将光功率从一根光纤耦合到另外一根光纤中去（相对于目前绝大多数光纤器件而言）。
对于任一光纤系统而言，主要的目的是为了在最低损耗下，引入更多能量进入系统。
这样可以使用较低功率的光源，减少成本和增加可靠度，因为光源是不能工作在接近其最大功率状态的。
光学耦合系统的1dB 失调容差定义为当耦合系统与半导体激光器之间出现轴向、横向、侧向和角向偏移，从而使得耦合效率从最大值下降了1dB 时的位置偏移量。
光耦合系数
光耦合系数
光耦合系数是光学中常用的一个概念，它表示光耦合器件中输入和输出光之间的转换效率。
一般情况下，光耦合系数越高，光的转换效率就越高，光耦合器件的性能也就越好。
光耦合系数的计算需要考虑多种因素，包括光源的光功率、耦合器件的耦合效率、光传输的损耗等。
对于不同类型的光耦合器件，其光耦合系数也会有所不同。
例如，光纤耦合器件的光耦合系数通常比较高，而表面等离子体共振耦合器件的光耦合系数则要低一些。
为了提高光耦合器件的性能，可以采用一些技术手段来增加光耦合系数，比如优化耦合器件的设计和制备工艺、采用高品质的光源和光传输介质等。
总之，光耦合系数是评价光耦合器件性能的一个重要指标，它对光学系统的传输效率和性能有着重要的影响。
- 1 -。
耦合效率定义式中
（2）码型效应 当电光延迟时间td与数字调制的码元 持续时间T/2为相同数量级时，会使“0”码过后的第一个 “1”码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个 “1”码丢失，这种现象称为“码型效应”。 图4-6 码型效应
4．自脉动现象 某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下， 当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高 频振荡，这种现象称为自脉动现象 。 图4-7 自脉动现象
图4-14 强度调制—直接检波（IM-DD）的光接收机方框图
（1）光检测器 光检测器是光接收机实现光/电 转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声 直接影响光接收机的灵敏度。目前采用的光检 测器一般采用PIN光电二极管和APD雪崩光电二 极管。 对光检测器的要求如下： 1）波长响应要和光纤低损耗窗口（0.85μ m、 1.31μ m和1.55μ m）兼容。 2）响应度要高，在一定的接收光功率下，能产 生最大的光电流。 3）噪声要尽可能低，能接收极微弱的光信号。 4）性能稳定，可靠性高，寿命长，功耗和体积 小。
4.1.4 光发送机的主要指标
1．平均发送光功率及其稳定度
平均发送光功率又称为平均输出光功率，通常是指光源“尾纤”的平均输出 光功率。一般要求入纤光功率为： 0.01～10mW，稳定性在5～10%。
2．耦合效率
耦合效率用来度量在光源发射的全部光功率中，能耦合进光纤的光功 率比例。耦合效率定义 P
F
PS
式中，PF为耦合进光纤的功率；PS为光源发射的功率。
3．消光比
消光比定义为最大平均发送光功率与最小平均发送光功率 之比，通常用符号EX表示：
最大平均发送光功率 EX 最小平均发送光功率
若用相对值表示，则为：
EX 10 lg 最大平均发送光功率 最小平均发送光功率
光组件TE不良产生机理
高（低）温状态时，光路会发生细微的变化。即便在保证发射TO光功率不 变的情况下，纤芯接收到的光功率会产生一个差值，即TE值。
2020/3/24源自➢ TE指标及可靠性跟踪误差（TE）是无法避免的，只能通过优化焊接工艺和器件结构来尽可 能的减小跟踪误差。
光组件TE不良产生机理
Jumping
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➢ 发射光功率是什么？
发射TO发出光，通过调节适配器，将发射TO发出的光耦合到纤芯中（纤芯直 径9μm）。耦合到纤芯中的这部分光，我们可理解为发射光功率。
发射TO
适配器
2020/3/2
2
➢ TE（跟踪误差）的定义
测试TE的条件：保证高、低温发射TO的出光功率与常温出光功率一致 （通过监控背光电流保证）。
光器件TE判定标准 商业级：±1.2dB 工业级：±1.5dB
2020/3/2
5
在保证以上条件下，测得常温BOSA光功率Po，高温BOSA光功率为P1 那么，BOSA高温TE为P1-Po
TO功率不变，理想情况下高低温TE (P1-Po)应该为零，但是为什么还存 在TE呢？
2020/3/2
3
➢ 为什么会产生TE?
高低温测试功率时，以下因素影响光器件的光功率
1.焊接处受高低温影响发生形变； 2.粘接滤波片、隔离器所用的胶热