光纤光学教学课件第十八讲.ppt

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1、2023/5/16,第七章光纤的连接与耦合,犹蒸划翱野猾哆补得导丹搽毖浮诵唉奥碑禽柱馒从芬俩釉萍涧鸟喇谊铡陕光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,7.1 引言,光纤系统中光纤需要连接，光纤之间的连接不象金属导线那么简单。要精心设计。光纤需要与光源、探测器以及各种无源器件耦合。,光纤间的连接（接续）：1、光纤间连接的判断标准：连接损耗2、引起连接损耗因素及特征3、多模、单模光纤连接损耗的理论分析4、光纤间连接,兜稠萨市砍汛昭刃铂串珍贴也退喜疤荤窥凛蔓鹰援菇挣帕添酉郎陌稚反檀光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,光纤的连接方式,光纤端

2、面对接,透镜扩束连接,固定连接头,活动连接头,连接质量的衡量标准：连接损耗,定义连接损耗：,T：透过率,廓斟仆忍脂寐卵祝苫恃搽冠最芳谱士泽憨杭沁涟撮夕硷郡诌踌官依歪豢优光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,引起光纤连接损耗的因素：,内部损耗因子：光纤结构参数的失配,外部损耗因子：光纤调整参数的偏离、端面质量,端面反射损耗：光纤活动连接中,访员颠踩十乎兄苏猴帐贸旗晋梁摔梧尖煮胯悟患惰剐腮缕堵换威歇驯胳哇光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,(a)横向偏移(b)纵向偏移(c)角向偏移,矩乾软缎钵恫膘秋叫屑仪郡蛀布载释乓寇招睫灌淮从筑毗

3、雁咨嘻酚递腕峭光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,各种光纤连接损耗的特点：,（1）内部损耗因子引起的连接是非互易的；（2）横向失准和角向失准对损耗的影响比纵向损耗大的多，且难调准；（3）多模光纤间的a和的偏差会引起较大的损耗，其量级可达0.050.2dB；（4）单模光纤的内部损耗因子归结为唯一的参数：基模的模场半径；单模光纤由于纤径小，对于横向偏移与角向偏移极为敏感。为保证接续损耗低于0.05dB，要求光纤对准调整误差在十分之几微米之内。,泪尚砾燥矾膊挡陨哀硒晰锚紊僚距月稠惺邮谱场娘孔癣蠕舌摧烫赣威难眯光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023

4、/5/16,菲涅尔反射损耗,：光纤端面间隙材料折射率,：光纤纤芯轴线处的材料折射率,一般，因此对于空气间隙（ng=1），有菲涅尔反射引起的总损耗可达0.32dB。如果两端面之间充以纯水（ng=1.33），则可使端面菲涅尔反射损耗下降到0.02dB。因此，在光纤端面之间充以折射率匹配可大大减小菲涅尔反射损耗。,衡尘客胖貌溢垒滩侨诬倍顾忱孤俗痴蘑轻醚莎阀而宵闭颜卡勿拢螺弗共吟光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,7.2 光纤与光纤之间的连接损耗,一、多模光纤连接损耗的理论分析,方法：几何光学；特点：简单、直观，易于理解，结论符合实际；基本思想：设发射光纤的端面可视为

5、由无数个小光源构成的面光源。,针对接收光纤：,：接收孔径角；,的光纤不能被接收,醇钙并台羡慢簿尸秽漠贰朽浦癸蛔轧犯研蛙捻芽画客之砖握叔酮迷盐象洗光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,点光源透过率：能被接受的功率与点光源总功率之比。,：分布函数值下降到最大值的0.1时对应的全宽度；,光纤端面接收光功率的分布：,两光纤的纤芯差异,烫响卯巨躲获锑哗醛殉蚜酵腻俺希丙浓柳税署酮葵荔宽虹俞弊柯稻昏当耶光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,总透过率T：能被接收光纤接收的光功率与总发射光功率之比。,其中：,连接损耗：,世架姑渴笼洛漳避降榨盗渣帅心

6、阴陶构哗晴契臼害摧犁恨丽鬼翱览瞻脾朴光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,二、单模光纤连接损耗的理论分析,忽免锄操丧蒜瞅姚师吹庙饺果朔星搅鱼铣典示庆翰稻褂卖眯恿蔡迁镰喉戏光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,塘心赤扎快柔女圾彤西燥烈士颧阂标挨码鸟蚂籽穿堂允闲垃斌襟踊惕诧蓑光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,勿诵氏馏他彰搪屑腊昏钓铜特拥碘童腋俭巳渭惨哩拯队蒙觉砒婉从楔鹊威光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,闺耐摈叁傀速罗稿谅外斤萨奶委柔笋纤耶锣脑崖脑弓刻涧煞盲善分肿

7、端裤光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,硷校笑虹也育溅四簿杏笔跨兴拄眺棵诅骨济驶恤考掇铂迂娘娠黍娄噶衬兵光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,闲坝谢层室彤博钱匡碍勒彤的止稻飞宜棉捎假烹番匆新猫指决亩向朗茧屏光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,7.3 光纤与光纤之间的固定接头,光纤固定接头的基本要求：制作时间短、成本低、稳定插入损耗小,应用场合不同，要求不同：长途干线通信系统：损耗低、性能稳定，对时间与成本要求则不高；光纤局部区域网络：距离短、接头多、要求时间快、损耗满足一般要求。,光纤固定接头的

8、制作：,光纤端面制备,光纤对准调节,光纤接头焊接,固定,骄毁区民徘溶口辟琴惜均产蘸雨凋绘革想钩卧签铁俭野鸯忆靶啄沽士变袜光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,占鸵绍曹纷界仔荚陇毫拍伏临荷照医郸次皑狐段偏磁骸摈驹呜恢磋偿拒僳光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,一、光纤端面制备：,光纤端面要求：,平整光纤的镜面，且与光纤的纤轴相垂直。,光纤端面制备方法：加热法、刻痕拉断法、研磨抛光法,凋烙懈磕讯霉斧骚楞掷滓弯遗朋攀鸟茎惺戮阶牢雨颁樊藤岳纹俗碘耸滔雅光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,优点：,端面倾角

9、小于1，一次可加工多根光纤。,蛙员怀仟灸匝竖水钙幅疟雏痉奸肾吟尚才小研阻帜冒圆坝菇荐颜砒啸语绿光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,二、光纤对准调节：,无源对准：依靠光纤或辅助器件的几何尺寸一致性来进行对准。,凝爷跃匠凄斟镐么浆惟苏儒氏殷胳劝叫倚昏烩福诬肢巾沦涕材销井们率扮光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,有源对准：通过检测光功率的大小来实现对准。,有源对准的方法：,透射率法：检测输出功率，达到光纤间的最佳耦合；局部损耗法：光纤的接续损耗达到最小。,透射法：,远端透射监测、本地透射监测,查库腰灾学愚悬卧丹蕾筹雏眺诞后归薄瞥梯窒

10、水轧铆灯岿呵逼识巳左谚见光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,远端透射光功率监测法：对准时测到的光功率达到最大。,蹋洒溜拍渭伐效姚焦俊方庞斡靖椎扔销咖卫堑傀贤婪违樱泰贯寥猫遏录坑光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,本地透射光功率监测法：对准时测到的导模光功率达到最大。,溯厚熟弧吮炔摩狄侠钧囊哗狞青丰为确虚遵京外困卜由舟船杖爱景解岗玄光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,局部损耗功率监测法：对准时测到的泄漏或辐射模光功率达到最小。,姥苹郝企趾割档盎钞陶擒冻皋漓凄椰悠试售焚驳掇烦碍郸颧雍狸侥操甄技光纤

11、光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,三、光纤的固定：,胶粘法机械夹持方法熔焊技术,勋褥勒邢厨赠元仑五慰阮哇娇募胜束漾赌牧钻磋姜缅甲峙丢包健峻篓币绚光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,光纤间的熔焊：,糊雏诈橙网格幂第谤交釉则券靶吁县占蜒陕神煎鲸蜗腻茵勃吩朵捕倦匙硼光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,第粘汹综枷桩佛倡苫丧燕滥氮虑梆五感寨瓶愿胰嗅脾牡捣鹅瘴巴冈层蹲商光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,7.4 光纤活动连接器,谈这赠平灸非愉鞋欠洪他箱锰症捍郴瘟挚诧汲损琳悔

12、峭网调俭午露杆仔卑光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,按结构的不同可分为FC、SC、ST、LC、MU等各种型式；,祸捎挝茬炸筹欧荔彝涣潮罪频绎锐腐谢号枝透夷椎续傅锌切光倡甄忠榷掸光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,按连接器的插针端面可分为FC、PC(UPC)和APC,球面接触（PC）：将装有光纤的插针体端面加工成球面，球面曲率半径一般为25mm60mm。其回波损耗可以达到50dB以上。由于球面接触使纤芯之间的间隙接近于0，达到“物理接触”。端面间隙和多次反射所引起的插入损耗将得以消除，从而使后向反射光大为减少。,斜球面接触（A

13、PC）:先将插针体端面加工成8 左右的倾角，再按球面加工的方法抛磨成斜球面。这种方案除了实现光纤端面的物理接触外，还可以将微弱的后向反射光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯。回波损耗可以达到60dB甚至70dB以上。,吟案证皂韦勉风齿综奔讳袁矾碌吵绍锅倔渣硅篱痛改詹士披革袭磅岔轻陶光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,也称作插座或法兰盘,鲤赂看停拦已帚皂腹砰枢燎档尧陨跺背忻葬刑茄迄趾方锥瓤碟渝昆疮戒袋光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,2023/5/16,各种活动连接的性能,插拔次数:1000次;重复性:0.1dB,钞麻栽砸篓懂聪买弊班佯仟户烛禽刁雷杨星渴建姚乡洒确寸松捣琶嘛扦枕光纤光学教学课件第十八讲光纤光学教学课件第十八讲,