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光纖耦合器結構與原理分析
來源： 閱讀：823 發(fā)布時間：2022-11-17 11:47:16
光纖耦合器結構與原理分析
光纖耦合器是一種用于傳送和分配光信號的光纖無源器件，是光纖系統(tǒng)中使用較多的光無源器件之一，在光纖通信及光纖傳感領域占有舉足輕重的地位。光纖耦合器一般具有以下幾個特點：
  一是器件由光纖構成，屬于全光纖型器件;
  二是光場的分波與合波主要通過模式耦合來實現(xiàn);三是光信號傳輸具有方向性。
根據(jù)光的耦合原理，人們已經(jīng)設計出了多種光纖耦合器結構。包括：X型光纖耦合器、星型光纖耦合器、雙包層光纖耦合器、光纖光柵耦合器、長周期光纖光柵耦合器、布拉格光纖耦合器、光子晶體光纖耦合器等。
隨著各種光纖通信和光纖傳感器件的廣泛使用，光纖耦合器的地位和作用愈來愈重要，并已成為光纖通信和光纖傳感領域不可或缺的一部分。設計插入損耗小、耦合效率高、分光比可調并可實現(xiàn)特殊耦合的光纖耦合器，一直是光學領域科研工作者追逐的焦點和業(yè)內人士的奮斗目標。

 

光纖耦合器結構與原理分析

 

熔錐拉錐型光纖耦合器
熔錐法是制作耦合器的較普通的技術，熔融拉錐型光纖耦合器是將兩根（或者兩根以上）光纖去除涂覆層，以一定方式靠攏，在高溫加熱下熔融，同時向兩側拉伸，在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特種波導結構，實現(xiàn)光功率耦合，控制拉伸錐型耦合區(qū)長度可以控制兩端口功率耦合比（分光比）。熔錐拉錐型光纖耦合器如圖1所示。

圖1 熔錐拉錐型光纖耦合器

 

星形耦合器
星形耦合器是指輸入輸出端口具有N×N型的耦合器，星形耦合器可采用多根光纖扭絞，加熱熔融拉錐而形成，對于單模光纖，這種多芯熔錐式星形耦合器需要精確地調整多根光纖間的耦合，這一點很困難，因而通常用另一種拼接方法來構造N×N星形耦合器。如圖2所示利用4只2×2基本單元可以構成4×4耦合器，利用12只2×2基本單元可以構成8×8耦合器，利用8只4×4基本單元可以構成16×16耦合器等。

圖2 基于2×2耦合器串級的星形耦合器拼接示意圖

 

樹形耦合器
樹形耦合器時主輸入輸出端口具有1×N型的耦合器，這種耦合器主要用于光功率分配場合，在接入網(wǎng)中用于光分配網(wǎng)。采用類似的方法，可將1×2或2×2耦合器逐次拼接，構成1×N或2×N，其拼接方案如圖3所示。

圖3  基于2×2耦合器拼接的1×N樹形耦合器

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