光隔离器课件.ppt
《光隔离器课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光隔离器课件.ppt(47页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、5.3光隔离器光隔离器光隔离器又称光隔离器又称光单向器光单向器,是一种光是一种光非互易传输非互易传输的光的光无无源源器件。器件。在光纤通信系统中总是存在许多原因产生的反向光。在光纤通信系统中总是存在许多原因产生的反向光。光源所发出的信号光光源所发出的信号光,以活动连接器活动连接器的形式耦合到光的形式耦合到光纤线路中去纤线路中去,活动接头处的光纤端面间隙会使约活动接头处的光纤端面间隙会使约4%的反射光向着光源传输。的反射光向着光源传输。这类反向光的存在这类反向光的存在,将导致光路系统间产生将导致光路系统间产生自耦合效自耦合效应应,使激光器的工作变得不稳定和产生反射噪声使激光器的工作变得不稳定和产
2、生反射噪声,使使光放大器增益发生变化和产生自激光放大器增益发生变化和产生自激,造成整个光纤通造成整个光纤通信系统无法正常工作。信系统无法正常工作。1ppt课件光隔离器的基本功能光隔离器的基本功能光隔离器的基本功能是光隔离器的基本功能是实现光信号的正向传实现光信号的正向传输输,同时抑制反向光同时抑制反向光,即具有不可逆性即具有不可逆性。通常情况下通常情况下,光在各向同性或各向异性介质中光在各向同性或各向异性介质中的光路是可逆的的光路是可逆的,因此因此,光隔离器的设计必须光隔离器的设计必须考虑如何考虑如何打破其可逆性打破其可逆性。目前的解决方法是目前的解决方法是利用利用磁光材料磁光材料对光偏振态对
3、光偏振态调整的非互易性调整的非互易性实现光的不可逆传输。实现光的不可逆传输。2ppt课件5.3.1光隔离器的分类光隔离器的分类 光隔离器的品种很多光隔离器的品种很多,按其按其内部结构内部结构可分为可分为块块状型、光纤型和波导型状型、光纤型和波导型。块状型块状型结构属分立元件结构结构属分立元件结构,是指在光路结构是指在光路结构中中,通过自聚集透镜、偏振器和法拉第旋转器通过自聚集透镜、偏振器和法拉第旋转器等分立元件等分立元件,将光纤间接耦合起来。将光纤间接耦合起来。此类器件在技术上已经成熟此类器件在技术上已经成熟,现在市场上的隔现在市场上的隔离器基本上都采用这种结构。离器基本上都采用这种结构。其缺
4、点在于所用光学元件多、体积相对较大。其缺点在于所用光学元件多、体积相对较大。3ppt课件光光纤纤型型是是指指在在隔隔离离器器的的光光路路结结构构中中将将光光纤纤端端面面作作适适当当的的加加工工,如如抛抛光光、镀镀膜膜等等,其其他他材材料料的元件则不介入或较少介入光路。的元件则不介入或较少介入光路。其其特特点点为为体体积积小小、重重量量轻轻、抗抗机机械械振振动动性性能能好。好。然然而而此此类类器器件件要要用用到到特特种种光光纤纤,且且加加工工精精度度要要求求高高、工工艺艺复复杂杂、价价格格昂昂贵贵。虽虽有有应应用用于于系系统统的的例例子子,但但其其性性能能指指标标离离实实用用化化还还有有一一定的
5、距离。定的距离。4ppt课件波波导导型型的的光光隔隔离离器器属属集集成成光光学学器器件件,采采用用扩扩 散散有有Ti 的的铌铌酸酸锂锂等等衬衬底底材材料料,经经沉沉积积、光光刻刻、扩扩散散等等波波导导工工艺艺,制制成成磁磁光光波波导导,再再与与其其他他元件及单模光纤耦合元件及单模光纤耦合,形成光隔离器。形成光隔离器。它它体体积积小小、重重量量轻轻、热热稳稳定定性性和和机机械械稳稳定定性性好好,但但由由于于波波导导制制作作技技术术、光光纤纤和和波波导导间间的的耦耦合合技技术术还还不不成成熟熟,其其性性能能指指标标与与实实际际应应用的要求还有很大差距。用的要求还有很大差距。5ppt课件光光隔隔离离
6、器器按按其其外外部部结结构构可可分分为为尾尾纤纤型型、连连接接器器端口型端口型(也称在线安装型也称在线安装型)和和微型化型微型化型。前前两两种种也也称称为为在在线线型型,可可直直接接插插入入光光纤纤网网络络中中。微微型型化化光光隔隔离离器器则则常常用用于于半半导导体体激激光光器器及及其其他他器件中。器件中。隔隔离离器器按按其其性性能能可可分分为为偏偏振振灵灵敏敏型型(也也称称偏偏振振相相关关)和和偏偏振振无无关关型型。一一般般情情况况下下,偏偏振振灵灵敏敏型型的的光光隔隔离离器器常常做做成成微微型型化化的的,偏偏振振无无关关型型光光隔离器则常做成在线型的隔离器则常做成在线型的。6ppt课件偏偏
7、振振相相关关光光隔隔离离器器的的结结构构包包括括空空间间型型和和光光纤纤型型。由由于于不不论论入入射射是是否否为为偏偏振振光光,经经过过这这种种光光隔隔离离器器后后的的出出射射光光均均为为线线偏偏振振光光,因因而而称称之之为为偏偏振振相相关关光光隔隔离离器器,主主要用于要用于DFB 激光器激光器中。中。7ppt课件偏偏振振无无关关光光隔隔离离器器是是一一种种对对输输入入光光偏偏振振态态依依赖赖性性很很小小(典典型型值值 0.2dB)的的光光隔隔离离器器。一一般般来来说说,偏偏振振无无关关光光隔隔离离器器的的典典型型结结构构、工工作作原原理理都都更更复复杂杂一一些些。它它采采用用有有角角度度的的
8、分分离离光光束束的的原原理理来来制制成成,可起到偏振无关的目的。可起到偏振无关的目的。8ppt课件5.3.2 光隔离器的应用光隔离器的应用1.激光器激光器目目前前 DFB DFB 激激光光器器单单纵纵模模输输出出已已达达数数十十纳纳瓦瓦,其其工工作作波波长长的的漂漂移移小小于于1 1埃埃/度度,但但在在高高频频直直接接调调制制下下,仍仍然然发发生生光光谱谱展展宽宽现现象象,这这种种光光谱谱的的啁啁啾啾对对长长跨跨距距高高比比特特率率的的传传输输极极为为不不利利。为为了了减减少少回回波波引引起起的的啁啾啁啾,必须在激光器中加入光隔离器。必须在激光器中加入光隔离器。(a)(a)尾纤式激尾纤式激尾纤
9、式激尾纤式激光器光器光器光器 ;(b)(b)蝶式激光蝶式激光蝶式激光蝶式激光9ppt课件2.光纤放大器光纤放大器在在长长距距离离光光通通信信系系统统中中,需需要要大大量量使使用用光光纤纤放放大大器器。为为了了使使光光纤纤放放大大器器工工作作稳稳定定,必必须须在在放放大大器器的的两两端端使使用用隔隔离离器器来来消消除除回回返返光光的影响。的影响。图图5.9为一种掺铒光纤放大器框图。为一种掺铒光纤放大器框图。10ppt课件在在千千兆兆比比特特率率的的越越洋洋海海底底光光缆缆中中,需需要要用用到到超过超过50 个带光隔离器的光纤放大器。个带光隔离器的光纤放大器。隔隔离离器器的的性性能能指指标标将将直
10、直接接影影响响放放大大器器的的增增益益和和噪噪声声,设设计计时时常常要要求求光光隔隔离离器器的的回回波波损损耗、隔离度分别在耗、隔离度分别在 50dB 和和40dB 以上。以上。11ppt课件3.光纤光纤CATV 网网在在光光纤纤CATV网网中中传传播播多多路路径径信信号号的的时时候候,必必须须使使用用高高线线性性、小小畸畸变变、大大输输出出功功率率和和低低噪噪声声的的DFB 激激光光器器,光光器器件件上上还还必必须须装装上上光光隔隔离离器器,以以保保证证反反射信号得到足够的衰减。射信号得到足够的衰减。由由于于模模拟拟信信号号抗抗干干扰扰能能力力较较数数字字信信号号差差,所所以以对对隔隔离器的
11、隔离度要求更高离器的隔离度要求更高,常采用双级光隔离器。常采用双级光隔离器。CATV:Community Antenna Television12ppt课件图图5.10所示为光隔离器在所示为光隔离器在 CATV 中的应用。中的应用。13ppt课件5.3.3 光隔离器的实现原理光隔离器的实现原理 1.旋光现象和法拉第效应旋光现象和法拉第效应 平平面面偏偏振振光光通通过过物物质质后后振振动动面面发发生生旋旋转转的的现现象象叫叫作作旋旋光光现现象象,能能够够使使平平面面偏偏振振光光的的振振动动面发生旋转的物质叫作面发生旋转的物质叫作旋光性物质旋光性物质。例例如如石石英英,使使它它的的光光轴轴垂垂直直
12、于于表表面面切切取取,当当入入射射的的平平面面偏偏振振光光在在石石英英晶晶体体内内沿沿光光轴轴方方向向传传播播时时,线线偏偏振振光光的的振振动动方方向向会会随随着着光光线线的的行行进而发生偏转。进而发生偏转。14ppt课件迎迎面面观观察察通通过过晶晶体体的的光光,振振动动面面按按顺顺时时针针方方向向旋旋转转的的称称为为右右旋旋,逆逆时时针针方方向向旋旋转转的的称称为为左旋。左旋。光光的的传传播播方方向向改改变变时时,旋旋光光的的方方向向也也改改变变,如如果果通通过过晶晶片片的的偏偏振振光光从从镜镜面面反反射射回回来来再再通通过过同同一一晶晶片片,则则振振动动面面就就恢恢复复到到原原来来的的方方
13、位位。15ppt课件Faraday Effect在强磁场的作用下在强磁场的作用下,有些物质的光学性质会发生变化有些物质的光学性质会发生变化,这这就是就是磁光效应磁光效应。当平面偏振光沿外加磁场方向通过介质时偏振面发生旋当平面偏振光沿外加磁场方向通过介质时偏振面发生旋转转,这种性质叫作这种性质叫作磁致旋光性磁致旋光性,这个现象叫这个现象叫法拉第效应法拉第效应。16ppt课件法拉第效应是最为人们所熟悉和最有用的法拉第效应是最为人们所熟悉和最有用的磁光效应磁光效应,具有磁光效应的晶体称为磁光晶具有磁光效应的晶体称为磁光晶体。体。磁致旋转也磁致旋转也 有右旋和左旋有右旋和左旋,对于每一种给定对于每一种
14、给定的物质的物质,磁致旋转的方向仅由磁场方向决定磁致旋转的方向仅由磁场方向决定,和光线的传播方向无关和光线的传播方向无关,这是磁致旋转和天这是磁致旋转和天然旋光现象不同的地方。然旋光现象不同的地方。17ppt课件沿着顺光线方向和逆光线方向观察沿着顺光线方向和逆光线方向观察,天然旋光天然旋光现象中光的旋转方向是相反的现象中光的旋转方向是相反的,平面偏振光若平面偏振光若两次通过两次通过天然旋光物质天然旋光物质,一次沿某一方向另一一次沿某一方向另一次沿相反方向次沿相反方向,结果振动面并不旋转结果振动面并不旋转.偏振光沿相反的方向两次通过偏振光沿相反的方向两次通过磁旋光物质磁旋光物质时时,其旋转角加倍
15、其旋转角加倍。18ppt课件由于磁致旋光性产生的振动面旋转与光线传由于磁致旋光性产生的振动面旋转与光线传播方向无关播方向无关,利用这一点来利用这一点来 实现光隔离器的实现光隔离器的非互易性。非互易性。一个隔离体的构成主要有一个隔离体的构成主要有:1.起偏器或偏振分束器起偏器或偏振分束器,由偏振片或双折射晶由偏振片或双折射晶体构成体构成,实现由自然光得到偏振光实现由自然光得到偏振光;2.磁光晶体制成的磁光晶体制成的法拉第旋转器法拉第旋转器,完成对光偏完成对光偏 振态的非互易调整振态的非互易调整;3.检偏器或偏振合束器检偏器或偏振合束器,实现将光线会聚平行实现将光线会聚平行出射出射。19ppt课件
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 隔离器 课件
限制150内