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在光纤通信系统中，常用的光纤通信器件很多。 根据是否需要进行光电能量转换，光纤通信器件分为有源光器件和无源光器件。 无源光器件工作时不需要外接电源，分为连接器件和功能器件。 光纤连接器是用于连接的无源器件，在前面的任务中已经介绍过。 光衰减器、光耦合器、波分复用器、波长转换器、光开关、光滤波器等都是功能性无源器件。

1.光衰减器

光衰减器是一种无源光器件，用于稳定、准确地降低光信号的功率。 主要用于调整光缆线路的损耗，测量光收发器的灵敏度，校准光功率计。 当光纤传输线上的光信号过强时，会对光接收器造成损坏。 这时候就需要使用光衰减器将光功率降低到一定程度。

根据光衰减器的工作原理，光衰减器可分为位移光衰减器、直接镀膜光衰减器、损耗板光衰减器和液晶光衰减器。 根据损耗器件的损耗是否可调，光衰减器可分为固定光衰减器和可调光衰减器两种。

(1) 固定光衰减器

固定光衰减器造成的光功率损耗值是固定的，具体规格有3dB、5dB、10dB、15dB、20dB、30dB、40dB等标准损耗值，如图所示。

图 固定光衰减器

(2) 可调光衰减器

可调光衰减器引起的光功率损耗值可以在一定范围内调节，如图所示。 可调光衰减器可分为分级可调和连续可调两种。

图可调光衰减器

对光衰减器的性能要求是：插入损耗低、回波损耗高、分辨率线性度和重复性好、损耗可调范围宽、损耗精度高、器件体积小、重量轻、环境稳定性好。 其中，分辨率线性度取决于损耗元件的特性、读数显示方式和采用的机械调整结构； 重复性还取决于读数显示方法和采用的机械调节机构。

2.光耦

光耦合器是一种无源光学器件，可以分离、组合或分配光信号。 它通过光波导之间的电磁场相互耦合来工作。 光耦合器可以将一个光信号分成多个通道，即分路器，也称为分光器。 反之，它也可以将多个光信号合成一个光信号，即合路器，也叫光合路器，如图所示。

图光耦

光耦合器对光信号进行分路或合波后，光信号的功率发生变化。 分光器分配的1:2N(N为正整数)光信号功率比输入光功率低3×NdB。

从端口形式来看，光耦合器有X形（2×2）耦合器、Y形（1×2）耦合器、树形耦合器、星形（N×N，N>2）耦合器等. 如图所示。

图 光电耦合器的种类

耦合器的主要特性指标是插入损耗和隔离度。 插入损耗是指定输出端口的光功率相对于总输入光功率的降低值，该值越小越好。 隔离度是指光耦合器的光路输出端口测得的其他光路信号（不需要的）的光功率与注入光功率的比值。 值越小，隔离越好。 “串扰”较小。

3、波分复用器

波分复用（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）技术是一种将一系列承载信息但波长不同的光信号组合成一束，并沿单根光纤传输的通信技术； 在接收端，不同波长的光信号被分离。 该技术可以在单根光纤上同时传输多个信号，每个信号由一定波长的光传输。

波分复用系统的核心器件是波分复用器，即合波器（也称光复用器）和分波器（也称光解复用器），如图所示。

图波分复用

合波器和分波器分别置于光纤的两端，实现不同光波的耦合和分离。 在波分复用系统的发送端，复用器将多个不同波长的光信号组合在一起，注入到光纤中进行传输。 在波分复用系统的接收端信号隔离器的作用，复用器将合在一根光纤上的光信号分离，发送到不同的接收端。 多路复用器和分路器的原理是一样的，只是改变了输入和输出的方向。 光波分复用器的主要类型有熔锥型、介质膜型、光栅型和平面型。

波分复用器的主要特性指标除了插入损耗和隔离度外，还有中心波长和中心波长的工作范围。

4.光波长转换器

光波长转换器的作用是将光信号从一种波长转换为另一种波长的装置。 根据波长转换机理，光波长转换器分为光电光波长转换器和全光光波长转换器。 光波长转换器已广泛应用于光交叉连接、光网络管理等领域。

(1) 光电式光波长转换器

光电光波长转换器是将波长为λ1的光信号转换成电信号。 它经过整形后，调制波长为λ2的半导体激光器（简称LD）信号隔离器的作用，输出波长为λ2的光信号，从而实现波长转换，如图所示。 光电光波长转换器技术比较成熟，易于实现，运行稳定。 其缺点是器件结构复杂，成本随速度和元器件数量的增加而增加，功耗较大，限制了其在多波长信道系统中的应用。

光电式光波长转换器

(2) 全光光波长转换器

全光光波长转换器不需要将光信号转换为电信号进行处理，而是直接将光信号从一种波长转换为另一种波长，直接在光域实现波长转换。 它将波长为λ1的光信号和波长为λ2的连续检测光信号同时耦合到半导体放大器（简称SOA）中。 当输入光信号为高电平时，SOA的增益饱和，从而调制连续的检测光。 从而将输入光信号携带的信息转换为λ2，通过滤波器取出λ2光信号，实现λ1全光波长转换为λ2，如图所示。 全光光波长转换器克服了光电光波长转换器的速度瓶颈，工作效率高。 它的缺点是长波和短波之间的转换不对称，消光比低。

全光光波长转换器

5.光隔离器和光环行器

光隔离器的作用是保证光波只能顺向传输，防止光缆线路中各种因素产生的反射光返回激光器，影响激光器的工作稳定性，如图1-29所示。 光信号从光隔离器的输入端进入时，可以畅通无阻地通过，从隔离器的输出端输出，损耗很小； 而光信号从反方向进入隔离器，损耗很大，光信号丢失。 光纤输入口无光信号输出。 光隔离器可分为偏振相关型和偏振无关型两种，主要用在激光器的后端和光放大器的两端。

图光隔离器

光环行器有多个端口，其工作原理类似于隔离器，主要用于光分插复用器。 典型的环行器通常具有三个或四个端口，如图所示。

图3端口光环行器原理及外观

(6) 光开关

光开关是控制光纤传输路径中光信号通断或切换光路的无源器件。 光开关的外观如图1-31所示，广泛应用于系统保护、系统监控、光开关技术等领域。 光开关包括微机电开关（MEMS）、电光开关、热光开关和SOA光开关。

(7) 光纤布拉格光栅

由于折射率的周期性变化，在光纤的纤芯部分形成光纤光栅。 光纤布拉格光栅是利用光纤纤芯受到紫外光照射时折射率增加的现象制成的。 当光入射到光纤光栅中时，只有符合折射率周期性变化的波长光会受到影响（反射或发射出光纤），如图所示。 根据这一特性，光纤本身可以具有滤波功能。

图光开关

图 光纤光栅工作原理

光纤布拉格光栅具有波长选择性能高、与光纤易耦合、插入损耗低、结构简单、体积小等优点，在色散补偿器、EDFA增益均衡器等光纤通信和温度、应变传感等领域应用广泛。系统。