位越来越重要。各发达国家和某些发展中国家都非常重视它的研制 与开发,投入巨资建立研制机构和生产工艺,迅速建立起较大规模的 产业 我国光无源器件的研制近年来取得了长足的进步,开发出不少 新的器件,为光纤通信工程提供了大量的产品,为光通信事业作出了 巨大的贡献。在产业方面也有很大的进展,已建立起初具规模的产业 基地,为今后的发展打下了良好的基础。但同时应该看到,我国的研 制水平和产业规模与世界先进国家相比,还有不小差距,这是需要努 力赶上的。 在今天这个信息社会里,信息量增长的速度愈来愈快,对通信容 量的要求越来越大,网络覆盖的区域越来越广这就要求光无源器件 跟上发展的步伐,研制出性能更好、功能更多的光无源器件。在光纤 进入家庭的同时,这些新的器件也将进入千家万户。可以预见,光无 源器件将迎来一个光辉灿烂的大发展时期 本书共分8章,其中第一章、第二章、第八章以及前言由林学煌 同志编写;第三章和第六章由方罗珍、姚建两同志合写;第四章由王 青林同志编写;第五章由刘水华同志编写;第七章由金正旺同志编 写 在编写过程中,曾得到许多同志的帮助。如工程院院士赵梓森同 志在百忙中抽时间审阅并给予指导;潘孝先、吴仲君等同志提供了许 多宝贵的资料这些同志都非常支持和关心本书的出版,在此深表敬 意和感谢! 由于光无源器件发展很快,涉及的知识面很广,再加上编写时间 比较仓促,书中错误和疏漏之处在所难免,希望读者批评指正
目录 第一章光纤活动连接器………… 1.1基本原理和结构…… 1.2光纤活动连接器的核心部件…… ……17 1.3光纤(缆)活动连接器的组成部分……… 1.4常用的品种、型号规格和外形尺寸……… 1.5光纤活动连接器的测试方法………………………32 1.6今后发展方向… 第二章固定连接器… 2.1基本原理和结构 2.2光纤熔接机… 44 2.3V形槽固定接头 2.4毛细管固定接 2.5套管式固定接头………… 26今后的发展方向……… 第三章光衰减器 3.1光衰减器的作用和工作原理 3.2光衰减器的性能及测试 光衰减器的分类及性能指标 3.4常用光衰减器的品种、型号、规格和外形… 35光衰减器的应用及发展 第四章无源光耦合器件 4.1概述 4.2熔融拉锥型全光纤耦合器 …103 4.3波导型光耦合器 18
4.4耦合器前景展望…… 123 第五章光波分复用器……………… 5.1光波分复用器的工作原理和光学特性…125 5.2光波分复用器的制造方法 128 5.3光波分复用器的应用领域和应用实例 5.4光波分复用器的型号、规格和技术指标 143 5光波分复用器的发展方向 第六章光隔离器 6.1单模光纤准直器、偏振器及其它光隔离器中使用的光学元 件 6.2光隔离器的作用和工作原理 ……155 6.3光隔离器的性能及指标测试… 6.4光隔离器的品种、规格、型号和技术指标… 6.5光隔离器的应用及发展… 第七章光开关 200 7.1光开关的特性参数 7.2机械式光开关 7.3非机械式光开关 210 7.4光开关的类型及其用途 第八章无源器件的发展方向之一—集成光学 8.1集成光学… 82光波导的结构形式 230 83光波导所用的衬底材料 235 8.4集成光学的工艺技术………………………………238
fib 第一章光纤活动连接器 光纤(缆)活动连接器是实现光纤(缆)之间活动连接的无源光器 件,它还具有将光纤(缆)与有源器件、光纤(缆)与其它无源器件、光 纤(缆)与系统和仪表进行活动连接的功能。活动连接器伴随着光通 信、光传感器的发展而发展现在已经形成门类齐全、品种繁多的系 列产品成为光通信、光传感器以及其它光纤应用领域中不可缺少的 应用最广的基础元件之一。 目前,光通信一方面朝着超高速、大容量、长距离的方向发展,另 一方面又大力开发CATV、光纤局域网和用户系统,使光纤到路边、 进入家庭,这必然对活动连接器提出了多样化、高性能的要求。尤其 在“信息高速公路”计划启动之后,活动连接器将面临更高的要求并 具有更多的发展机遇。 活动连接器的发展要考虑三个方面:高技术性能、多规格品种和 大规模产业 1.1基本原理和结构 l.1.1光纤的结构和参数 光纤是由折射率不同的石英材料组成的细圆柱体。圆柱体的内 层称为纤芯,外层称为包层。光线(或光信号)在纤芯内进行传输 设纤芯的折射率为n1,包层的折射率为n2。要使光线只在纤芯
fib 内传输而不致通过包层逸出,必须在纤芯与包层的界面处形成全反 射的条件,即要求满足: (1.1) 图1.1显示了阶跃折射率光纤的结构。 图1.1阶跃折射率光纤结构图 一般来讲,不同种类、不同厂家的光纤,其折射率的分布曲线是 不完全一样的。但不管是何种光纤,也不管其折射率如何分布,纤芯 的折射率n1总是要大于包层的折射率n2。 对于阶跃折射率光纤来讲,n1约为1.46,n2约为1.455 图12为几种学见的光纤折射率的分布曲线 除折射率之外,光纤还有许多物理、化学方面的参数。这些参数 在光通信、光传感的应用中,都是需要考虑的。在制作连接器时,也要 考虑这些参数。但其中最重要的有如下几项 1.相对折射率△ 对于多模光纤,△≈1% 对于单模光纤,△≈0.3% 2.数值孔径N.A 定义:当光从空气入射到光纤输入端面时,只有入射方向处于某 一光锥内的光线在进入光纤之后才能留在纤芯内,而从光锥之外入 射的光线,即使进入光纤,也会从包层逸出这个光锥半角的正弦,称 为光纤的数值孔径N.A。即