光纖無(wú)源器件?分類(lèi)

光無(wú)源器件可根據(jù)其制作工藝和所具備的功能進(jìn)行分類(lèi)。

纖維光學(xué)無(wú)源器件和集成光學(xué)無(wú)源器件。

光連接器件、光衰減器件、光功率分配器件、光波長(zhǎng)分配器件、光隔離器件、光開(kāi)關(guān)器件、光調(diào)制器件等。

光連接器

按結(jié)構(gòu)來(lái)分，可分為調(diào)心型和非調(diào)心型;

按連接方式可分為對(duì)接耦合式和透鏡耦合式;

按光纖相互接觸關(guān)系可分為平面接觸式和球面接觸式等。

其中使用最多的是非調(diào)心對(duì)接耦合式光纖活動(dòng)連接器，如平面對(duì)接式(FC型)，直接接觸式(PC型)和矩形(SC型)光纖活動(dòng)連接器等。

單模光纖光纜活動(dòng)連接器的光纖光纜是單模的(光纖芯徑為Φ9μm)，應(yīng)用于單模光纖光纜系統(tǒng);

多模光纖光纜活動(dòng)連接器的光纖光纜是多模的(光纖芯徑為Φ50μm)，應(yīng)用于多模光纖光纜系統(tǒng);

數(shù)據(jù)光纖光纜活動(dòng)連接器的光纖光纜是數(shù)據(jù)光纖光纜(光纖芯徑為Φ62.5μm)，應(yīng)用于數(shù)據(jù)光纖光纜系統(tǒng)。

光衰減器是能對(duì)光功率進(jìn)行一定量衰減的器件。

光衰減器的主要類(lèi)型

光衰減器的主要類(lèi)型分為:光可變衰減器(連續(xù)可變光衰減器， 分檔可變光衰減器)和光固定衰減器

小型可變衰減器

小型可變光衰減器的衰減范圍為0~25dB。主要用于調(diào)節(jié)范圍不大的光纖通信系統(tǒng)工程、光纖數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等等，與相應(yīng)的單模光纖活動(dòng)連續(xù)配套使用。

光耦合器是能使傳輸中的光信號(hào)在特殊結(jié)構(gòu)的耦合區(qū)發(fā)生耦合，并進(jìn)行再分配的器件。

光耦合器的分類(lèi):光學(xué)分立元件組合型，光纖熔融拉錐型、平面波導(dǎo)型。

熔融拉錐全光型耦合器

熔融拉錐型耦合器是將兩根(或兩根以上)除去涂覆層的光纖以一定的方式靠攏，在高溫加熱下熔融，同時(shí)向兩端拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，它能實(shí)現(xiàn)傳輸光功率的耦合。

特性:這種耦合器具有極低的附加損耗，方向性好，環(huán)境穩(wěn)定性好，控制方法簡(jiǎn)單靈活，制作成本低廉，適合批量生產(chǎn)。

波分復(fù)用/解復(fù)用器

波分復(fù)用耦合器就是在耦合區(qū)中按波長(zhǎng)進(jìn)行分配的耦合器;波分復(fù)用/解復(fù)用器是將光波波長(zhǎng)進(jìn)行合成分離的光無(wú)源器件。

分類(lèi):介質(zhì)膜型波分復(fù)用器、光柵型波分復(fù)用器、波導(dǎo)陣列光柵型波分復(fù)用器件、光纖光柵型波分復(fù)用器。

光隔離器在它的工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)，對(duì)正向傳輸光損耗很小，對(duì)反向傳輸光損耗很大，它是一種互易性光無(wú)源器件。

光隔離器的主要型號(hào)

偏振相關(guān)型和偏振無(wú)關(guān)型，偏振無(wú)關(guān)型又可分為單級(jí)型和雙級(jí)型。光隔離器根據(jù)應(yīng)用又可分為在線型和微型化型。

偏振相關(guān)光隔離器和偏振無(wú)關(guān)光隔離器的區(qū)別

前者對(duì)輸入光的偏振狀態(tài)依賴(lài)性很大，適合與激光器和其它保偏器件聯(lián)合使用;后者幾乎不受輸入光偏振態(tài)影響，適合在光纖傳輸系統(tǒng)中使用。

1、光纖傳感系統(tǒng) 2、光纖陀螺儀 3、光纖無(wú)源器件測(cè)試 4、波分復(fù)用器件測(cè)試 5、edfa測(cè)試和生產(chǎn) 6、無(wú)源器件的測(cè)試和生產(chǎn) 7、wdm測(cè)試 8、實(shí)驗(yàn)室測(cè)試

熔錐側(cè)面泵浦耦合是將多根裸光纖和去掉外包層的雙包層光纖纏繞在一起, 在高溫火焰中加熱使之熔化, 同時(shí)在光纖兩端拉伸光纖, 使光纖熔融區(qū)成為錐形過(guò)渡段, 能夠?qū)⒈闷止庥啥嗄９饫w由雙包層光纖側(cè)面導(dǎo)入內(nèi)包層, 從而實(shí)現(xiàn)定向側(cè)面泵浦耦合。

國(guó)內(nèi)外用于通訊方面光纖無(wú)源器件-光纖定向耦合器主要用于光分路或者合路連接器,采用較為成熟的熔錐法生產(chǎn), 工藝較簡(jiǎn)單, 制作周期短, 適于實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制的半自動(dòng)化生產(chǎn)。但是, 這種用于通訊的單模光纖定向耦合器是將一路或一路以上輸入光信號(hào)按一定比例要求分配到兩路或多路輸出的光信號(hào)中去。其原理決定其只能進(jìn)行對(duì)輸入信號(hào)光功率分配, 因此, 輸出的信號(hào)光功率必定小于輸入最大信號(hào)的光功率, 因而無(wú)法用于實(shí)現(xiàn)光功率的擴(kuò)展。在雙包層光纖側(cè)面泵浦耦合技術(shù)中, 在錐形區(qū)耦合段需要將多模泵浦光纖的包層去除露出纖芯, 同時(shí)雙包層的外包層也要去除露出內(nèi)包層, 并且要使之能夠融合在一起, 因此, 其生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜, 雖然已有相關(guān)專(zhuān)利可供查詢(xún)參考, 但是最為重要的關(guān)鍵過(guò)程未見(jiàn)報(bào)道。DIGIOVANNI 等介紹了一種雙包層熔錐側(cè)面耦合器的生產(chǎn)工藝, 從中也可以看出, 其生產(chǎn)過(guò)程與目前的單模光纖耦合器有很大不同。國(guó)外已有一些能夠生產(chǎn)多模光纖側(cè)面耦合器, 例如美國(guó)的OFS , 他們已將此項(xiàng)術(shù)用于高功率的光纖激光器以及Raman 光纖放大器等領(lǐng)域.

該技術(shù)先將雙包層光纖外包層去除一小段, 然后在裸露的內(nèi)包層刻蝕出一個(gè)V 槽, 槽的一個(gè)斜面用作反射面, 也可將兩個(gè)面都用于反射。泵浦光由半導(dǎo)體激光器經(jīng)微透鏡耦合, 使泵浦光在V 槽的側(cè)面匯聚,經(jīng)過(guò)側(cè)面反射后改變方向進(jìn)入雙包層光纖內(nèi)包層,從而沿著光纖的軸向傳輸。

為了提高耦合效率,V 槽側(cè)面的面型要求能夠?qū)Ρ闷止馊? 此外, 還需在泵浦光入射的內(nèi)包層一側(cè)增加一層襯底, 襯底材料的折射率應(yīng)該與光纖內(nèi)包層折射率相近, 并且可以加鍍?cè)鐾改?。利用該?cè)面泵浦耦合技術(shù)的光線激光放大器可以得到數(shù)瓦的激光輸出。GOLDBERG 等報(bào)道的耦合效率為76 %。

該側(cè)面泵浦耦合方式原理簡(jiǎn)單, 但工藝加工要求卻很高, 因?yàn)閂 槽的側(cè)面要作為反射面, 要對(duì)其進(jìn)行拋光等相應(yīng)處理。加工的時(shí)候還要避免對(duì)于纖芯的破壞, 因此, 要確保槽的精細(xì)結(jié)構(gòu)。此外, 由于利用了微透鏡準(zhǔn)直, LD 泵浦源、微透鏡以及雙包層光纖的相對(duì)位置對(duì)于耦合效率的影響較大。

嵌入反射鏡式泵浦耦合方式是在V 槽側(cè)面泵浦耦合方式上的改進(jìn),首先將雙包層光纖的外包層去除一小部分, 然后在內(nèi)包層上刻蝕出一個(gè)小槽, 槽的深度足夠放入用來(lái)反射泵浦光的嵌入微反射鏡, 但是距纖芯還有一定距離, 以保證不破壞纖芯。嵌入的微反射鏡的反射面可以是平面或是根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的曲面, 為了得到高的耦合效率, 其反射面事先鍍上了高反率的膜層, 入射面鍍了對(duì)泵浦光的增透膜。該技術(shù)中采用了光學(xué)膠用以將嵌入微反鏡的出射面和光纖內(nèi)包層粘接固定, 同時(shí)光學(xué)膠還作為折射率匹配介質(zhì)用來(lái)降低界面的反射損耗。LD 泵浦源應(yīng)當(dāng)與嵌入微反鏡足夠近, 以保證具有較大發(fā)散角的泵浦光能夠全部照射到微反鏡的反射面上。

嵌入反射鏡式泵浦耦合避免了V 槽側(cè)面泵浦耦合要求利用側(cè)面作為反光面的方式, 因此, 對(duì)于槽的加工要求大大降低, 但是仍要保證槽深不能破壞纖芯。KOPLOW 等利用此方式獲得了5 .2W(波長(zhǎng)1064nm)和2 .6W(波長(zhǎng)1550nm)的光纖激光輸出。

實(shí)驗(yàn)獲得的嵌入反射鏡式泵浦耦合效率受x , y , z 3 個(gè)方向偏移失調(diào)量影響的曲線圖。實(shí)驗(yàn)中采用了SDL-6380-A 多模半導(dǎo)體激光器作為泵浦源,其發(fā)光面為1μm ×100μm 長(zhǎng)條形, 兩個(gè)方向發(fā)散角分別為28°和12°, 所用的雙包層光纖內(nèi)包層為135μm ×135μm 正方形, 數(shù)值孔徑約0 .45 。

其基本原理是在雙包層光纖去一小段, 剝?nèi)ネ糠髮雍屯獍鼘? 將內(nèi)包層沿縱向進(jìn)行磨拋, 得到小段用以泵浦耦合光的平面(對(duì)于內(nèi)包層形狀為矩形、D型、六角形等雙包層光纖, 內(nèi)包層已有窄平面, 如果平面寬度足夠, 可以不必磨拋雙包層光纖)。然后將端面按一定角度磨拋好的泵浦光纖的纖芯相對(duì)該平面緊密貼合并固定好兩纖的相對(duì)位置。泵浦光即可由泵浦光纖側(cè)面耦合進(jìn)入雙包層光纖的內(nèi)包層.

實(shí)際上, 由于泵浦光纖按一定角度磨拋好的端面并不能完全和雙包層光纖內(nèi)包層緊貼, 因此, 還需要利用光學(xué)膠將其空隙填充。一方面光學(xué)膠能夠?qū)⒈闷止饫w端面和內(nèi)包層側(cè)面固定好, 另一方面又作為折射率匹配介質(zhì)將泵浦光有效導(dǎo)入內(nèi)包層中。由于采用了光學(xué)膠, 因此, 不必對(duì)內(nèi)包層縱向進(jìn)行磨拋而得到平面, 直接利用光學(xué)膠也可將泵浦光由內(nèi)包層的彎曲側(cè)面導(dǎo)入。通常該側(cè)面泵浦耦合技術(shù)要求泵浦光纖端面的磨拋角A 較小(約10°), 對(duì)于光纖端面磨拋工藝提出了很高的要求。

利用該側(cè)面泵浦耦合方式獲得了高達(dá)90 %的耦合效率, 但是獲得的光纖激光輸出功率還未見(jiàn)有高于1W 的報(bào)道?？赡苁怯捎谠诟弑闷止β氏? 光學(xué)膠難以承受其功率密度而導(dǎo)致?lián)]發(fā)或分解所致。這里泵浦光纖的芯徑100μm, 數(shù)值孔徑0 .22 , 雙包層光纖的芯徑350μm , 數(shù)值孔徑0 .37 。與光纖角度磨拋側(cè)面泵浦耦合技術(shù)相類(lèi)似的是微棱鏡來(lái)進(jìn)行側(cè)面耦合, 但是微棱鏡寬度不能大于內(nèi)包層的直徑, 因此, 給微棱鏡的加工帶來(lái)了技術(shù)上的困難。