光纖無源及有源器件

光纖無源及有源器件第一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光器件：光通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)2第二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光無源器件定義：不需要外加能源驅(qū)動(dòng)工作的光電子器件光纖連接器（固定、活動(dòng),FC/PC,FC/APC）光纖定向耦合器/分支器光分插復(fù)用器（OADM)光波分/密集波分復(fù)用器（WDM/DWDM)光衰減器（固定、連續(xù)）光濾波器（帶通、帶阻）光纖隔離器與環(huán)行器（偏振有關(guān)、無關(guān)）光偏振態(tài)控制器、光纖延遲線、光纖光柵3第三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光有源器件定義：需要外加能源驅(qū)動(dòng)工作的光電子器件半導(dǎo)體光源(LD,LED,DFB,QW,SQW,VCSEL)半導(dǎo)體光探測(cè)器(PD,PIN,APD）光纖激光器（OFL:單波長(zhǎng)、多波長(zhǎng)）光放大器(SOA,EDFA)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器(XGM,XPM,FWM)光調(diào)制器（EA）光開關(guān)/路由器4第四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光器件與電器件的類比5第五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光器件的應(yīng)用多波長(zhǎng)光源DWDM光調(diào)制器光隔離器光耦合器光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光放大DWDM光色散補(bǔ)償光隔離器光環(huán)行器光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換OADMDWDM光隔離器光環(huán)行器光開關(guān)可調(diào)諧濾波DWDMOXC光耦合器光調(diào)制解調(diào)6第六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日§6.1自聚焦透鏡

第七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日球透鏡與自聚焦透鏡1、均勻折射率分布材料2、依靠彎曲的光學(xué)界面實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像3、通過非球面來克服像差，提高成像質(zhì)量1、漸變折射率分布材料2、依靠光線軌跡的彎曲實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像3、通過優(yōu)化折射率分布，提高成像質(zhì)量8第八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日自聚焦透鏡應(yīng)用：無源器件的耦合系統(tǒng)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、計(jì)算機(jī)光盤系統(tǒng)、攝影物鏡、顯微物鏡、醫(yī)用內(nèi)窺鏡等方面。9第九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日自聚焦透鏡的基本特征平方率折射率分布光線軌跡為cos或sin曲線從一點(diǎn)發(fā)出的不同角度的光線將會(huì)聚于另一點(diǎn)，形成“自聚焦”具有獨(dú)到特點(diǎn)：體積小、平端面超短焦距組合透鏡成像特性可以彎曲成像10第十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日直角坐標(biāo)系中的射線方程11第十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日12第十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日13第十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光線的傳播軌跡14第十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日透鏡傳輸矩陣qdsdxdydz15第十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日近軸子午光線近似16第十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日透鏡傳輸矩陣17第十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日矩陣光學(xué)符號(hào)公約(1)原點(diǎn):頂點(diǎn)、主點(diǎn)或焦點(diǎn)(2)線段:以原點(diǎn)為基點(diǎn),順光線傳播方向?yàn)檎?反之為負(fù);(3)角度:以光軸或端面法線為基軸,從基軸向光線轉(zhuǎn)動(dòng),

順時(shí)針為負(fù),逆時(shí)針為正;(4)標(biāo)記:在成象圖中出現(xiàn)的幾何量(長(zhǎng)度和角度)均取絕對(duì)值,正量直接標(biāo)注,負(fù)量冠以“-"號(hào)之后標(biāo)注。18第十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日透鏡成像矩陣19第十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日總成像矩陣?yán)猛哥R傳輸矩陣S進(jìn)行簡(jiǎn)化:20第二十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（I）21第二十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（II）22第二十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（III）23第二十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（III）24第二十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（IV）25第二十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（V）26第二十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日透鏡成像性質(zhì)170129頁(yè)表6.227第二十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的應(yīng)用：準(zhǔn)直-聚焦28第二十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日0.25Plens:onaxis29第二十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日0.25Plens：offaxis雙光纖準(zhǔn)直器,波分復(fù)用器件30第三十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的應(yīng)用：光源耦合31第三十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日0.23Plens：anglecompress32第三十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日0.29Plens：faculacompress33第三十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日自聚焦透鏡的重要特性重要性能參數(shù)：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦參數(shù)：A=2D/a2數(shù)值孔徑：NA=n0(2D)1/2節(jié)距：P=2p/A1/2成像特性：與透鏡長(zhǎng)度有關(guān)：1/4節(jié)距透鏡1/2節(jié)距透鏡0.23節(jié)距透鏡0.29節(jié)距透鏡34第三十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的應(yīng)用：準(zhǔn)直-聚焦35第三十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日0.25Plens:onaxis單光纖準(zhǔn)直器,光無源器件36第三十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日0.25Plens：offaxis雙光纖準(zhǔn)直器,波分復(fù)用器件37第三十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GRIN透鏡的應(yīng)用：光源耦合38第三十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日0.23Plens：anglecompress39第三十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日0.29Plens：faculacompress40第四十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日自聚焦透鏡的重要特性重要性能參數(shù)：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦參數(shù)：A=2D/a2數(shù)值孔徑：NA=n0(2D)1/2節(jié)距：P=2p/A1/2成像特性：與透鏡長(zhǎng)度有關(guān)：1/4節(jié)距透鏡1/2節(jié)距透鏡0.23節(jié)距透鏡0.29節(jié)距透鏡41第四十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日§6.2光纖定向耦合器

第四十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日§6.2.1耦合器的基本知識(shí)

43第四十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日耦合器的分類44第四十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日§6.2.2耦合器的工作原理

兩光纖的纖芯很接近時(shí)，光場(chǎng)導(dǎo)致介質(zhì)極化，模場(chǎng)互相滲透，發(fā)生耦合45第四十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日平行光纖之間的耦合耦合波方程組：

dR/dz-jdR=-jKS; dS/dz+jdS=-jKR Am=Rexp(-jdz); An=Sexp(jdz)失諧系數(shù)：d=(bn-bm)/2

耦合系數(shù):K46第四十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日耦合波方程組的解邊界條件:R(0)=1,S(0)=047第四十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日兩參數(shù)相同光纖的耦合d=0，R2(z)=cos2(Kz) S2(z)=sin2(Kz)耦合長(zhǎng)度：

Lc=p/2K耦合系數(shù)：2a2adn2n1n2n1n2可以通過控制平行光纖的長(zhǎng)度以及兩光纖間距來控制耦合比48第四十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日耦合長(zhǎng)度

耦合長(zhǎng)度定義為對(duì)于確定波長(zhǎng)的光信號(hào)功率從一根光纖100%耦合進(jìn)入另一根光纖的最小長(zhǎng)度。光信號(hào)功率耦合的強(qiáng)弱以及耦合長(zhǎng)度取決于兩光纖纖芯的間距，間距越大耦合耦合長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。耦合長(zhǎng)度與傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)也緊密相關(guān)！不同波長(zhǎng)的光具有不同的耦合長(zhǎng)度。耦合長(zhǎng)度的波長(zhǎng)相關(guān)性49第四十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日相同波長(zhǎng)光信號(hào)耦合R(0)=1,S(0)=0

d=0，R2(z)=cos2(Kz)S2(z)=sin2(Kz)耦合長(zhǎng)度:Lc=p/2K功率100%耦合P1P2P3P450第五十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光互易定理當(dāng)耦合器的參數(shù)相同時(shí)(1)相同波長(zhǎng)間的耦合總是會(huì)引入3dB(50%)損耗(2)不可能利用光纖耦合器將兩個(gè)光纖的相同波長(zhǎng)光信號(hào)功率耦合到同一根光纖之中！51第五十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日不同波長(zhǎng)光信號(hào)的耦合(分波)兩個(gè)波長(zhǎng)從輸入端口P1輸入,分別在輸出端口P2,P3輸出l1l2l1l2P1P2P352第五十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日不同波長(zhǎng)光信號(hào)的耦合(合波)兩個(gè)波長(zhǎng)從P1,P4端口輸入,在同一個(gè)輸出端口P2輸出l1l2l1l2P1P2P453第五十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光纖耦合器WDM(1)對(duì)EDFA注入光功率（泵浦光＋信號(hào)光）(2)對(duì)簡(jiǎn)單的WDM系統(tǒng)作波長(zhǎng)分離(3)對(duì)DWDM系統(tǒng)增加管理信道54第五十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日1XN耦合器55第五十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日Tap耦合器從主干線傳輸光信號(hào)功率中分出一小部分光功率供監(jiān)控等應(yīng)用；典型分光比:99:1或1%tap耦合器。56第五十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日星型耦合器57第五十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日性能參數(shù)5.回波損耗：沿輸入光路返回的光功率與輸入光功率之比58第五十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日制備工藝59第五十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日§6.3光隔離器與環(huán)行器

第六十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日1.光隔離器光隔離器是一種光的非互易傳輸器件，只允許光波沿著一個(gè)方向傳輸，而光的另一個(gè)方向的傳輸是禁止的。也就是說，光信號(hào)沿著指定正方向傳輸時(shí)損耗低，光路被接通；光信號(hào)沿著反方向傳輸時(shí)損耗大，光路被阻斷。61第六十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日法拉第效應(yīng)

把磁光介質(zhì)放到磁場(chǎng)中，使光線平行于磁場(chǎng)方向通過介質(zhì)時(shí)，入射的平面偏振光的振動(dòng)方向就會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)移角度的大小與磁光介質(zhì)的性質(zhì)、光程和磁場(chǎng)強(qiáng)度等因素有關(guān)。磁光效應(yīng)的非互易性:光波的偏振方向總是沿與磁場(chǎng)（H）方向構(gòu)成右手螺旋方向旋轉(zhuǎn)，而與光波的傳播方向無關(guān)。當(dāng)光正、反方向兩次通過法拉第旋光片時(shí)，偏振方向旋轉(zhuǎn)角度將迭加而不抵消。磁光效應(yīng)的基本材料:釔鐵石榴石（YIG：Yttrium-Iron-Garnet）、康寧（Corning）8363號(hào)玻璃等62第六十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日偏振相關(guān)光隔離器自然偏振光入射功率損耗50％!與起偏方向垂直的偏振光入射損耗100％！.隨機(jī)偏振光入射帶來嚴(yán)重的偏振噪聲!63第六十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日偏振無關(guān)光隔離器將入射的任意偏振光分解為兩束相互正交的線偏振光；分別處理這兩束線偏光；再將經(jīng)過處理的兩束線偏振光合束輸出。64第六十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日同軸結(jié)構(gòu)光隔離器????????????????1、3： 偏振分束鏡：YVO4雙折射晶體（“Walk-off”）2： 非互易的法拉第旋光片與光互易的玻片12365第六十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用高速光通信系統(tǒng)中的DFB激光器的光隔離光放大器中的光隔離光纖環(huán)行腔中的單向器。66第六十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日2.光環(huán)形器

光環(huán)形器總是使得光沿著規(guī)定的路徑進(jìn)行傳輸，即從器件的1端口輸入，2端口輸出；由2端口輸入，就由3端口輸出，由3端口輸入，就由4端口輸出，由4端口輸入，就由1端口輸出。67第六十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日順序傳輸對(duì)于從1端口向2端口傳輸?shù)墓?，由端?輸入的光，被第一雙折射鏡(blockA)分成偏振方向互相正交的兩束光，這兩束光經(jīng)45°法拉第旋光片與互易旋光片后，偏振方向均發(fā)生90°的旋轉(zhuǎn)，在第二雙折射鏡(blockB)處，兩光束再次折射并合成，由2端口輸出。??????????68第六十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日逆序傳輸由2端口向1端口傳輸?shù)墓猓紫扔蒪lockB進(jìn)行分光，兩束互相正交的偏振光經(jīng)45°法拉第旋光片與互易旋光片后，兩束光的偏振態(tài)維持不變，由blockB輸出后，兩光束通過反射棱鏡和偏振分光鏡作合并，最終由3端口輸出。????69第六十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用應(yīng)用光環(huán)形器組成光反射鏡

應(yīng)用光環(huán)形器構(gòu)成單纖雙向傳輸

70第七十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日課堂習(xí)題（8）自聚焦透鏡與球透鏡成象的異同點(diǎn)?常用的自聚焦透鏡有哪幾種?如圖1所示的光纖耦合器,L為1/2耦合長(zhǎng)度,計(jì)算①input1=100mw,input2=0mw求output1,output2各為多少?②input1=50mw,input2=50mw,且波長(zhǎng)相同,求output1為多少?圖171第七十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日§6.4光纖光柵

第七十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日衍射光柵73第七十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光纖光柵~500nm(Bragggrating)~200μm(Long-periodgrating)125μm8μm1mmto1500mmSinglemodefibreCoreCladdingRegionswithhigherrefractiveindexthan

thatofcore’s摻鍺光纖紫外吸收折射率周期變化光纖光柵74第七十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日分類布拉格光柵（FiberBraggGrating）:前向傳輸?shù)哪Ｊ胶秃笙騻鬏斈Ｊ降鸟詈?反射帶通濾波光柵，對(duì)特定的波長(zhǎng)反射并后向傳輸；長(zhǎng)周期光柵（LongPeriodGrating）:導(dǎo)模和包層模耦合,帶阻透射濾波，從透射光中濾除某些特定波長(zhǎng)光；閃耀光柵(BlazeFBG)：對(duì)特定的波長(zhǎng)反射并濾除掉。相移光柵(Phase-ShiftFBG)：FP型透射濾波光纖光柵。75第七十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日Anin-fibreBragggratingisconstructedbyvaryingtherefractiveindexofthecorelengthwisealongthefibre.Lightofthespecifiedwavelengthtravelingalongthefibreisreflectedfromthegratingbackinthedirectionfromwhichitcame.Wavelengthswhicharenotselectedarepassedthroughwithlittleornoattenuation.光纖布拉格光柵76第七十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日工作原理

resonantwavelengthsarereflectedbacktowardthesourcenon-resonantwavelengthsaretransmittedthroughthedevicewithoutloss.Thecentrewavelengthisgivenby:

77第七十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日PrincipleofOperationThegratingformsanelectromagneticresonantcircuit.Powerfromtheforwarddirectioniscoupledintotheresonantcircuitandthenreflectedback.Non-resonantwavelengthsarenotaffectedverymuch.78第七十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)參數(shù)Thegratingperiodisthedistancebetweenmodulationsoftherefractiveindexinthegrating.Thegratinglength.The“modulationdepth”,determinedbytheRIcontrastwithinthegrating.TheRIcontrastprofile.79第七十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日性能參數(shù)CentreWavelength

Thisisthewavelengthatthecentreofthegrating'sreflectionband.Bandwidth

Thisisthewidthofthereflectionbandandspecifiestherangeofwavelengthsreflected.ReflectancePeak

Thisisameasureoftheproportionofincidentlightreflectedatthecentrewavelength.80第八十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日分析理論模式耦合理論前向模式與后向模式之間的耦合薄膜光學(xué)理論高低折射率相間的1/4光學(xué)厚度膜層結(jié)構(gòu)濾光片。81第八十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日DielectricFabry-PerotFilters

flatpassband；polarizationindependent；lowinsertionloss；goodtemperatutreperformance(<0.001nm/oC)。0/20/200,

1，2，3，…n0,1，3，…n0/40MirrorCavityMirrorStackStack82第八十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日反射譜(a)typicalreflectionspectrumofa1cmlongFBGwithrelativelylowRIcontrast.Theheightofthepeakis100%reflectionandthewidthofthereflectionbandis.2nm;(b)samegratingwithastrongercontrast.Thereflectionbandhasbeenbroadened;(c)samegratingaspart(a)butafterapodisation.Notethereflectionpeakisnownotquite100%.83第八十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日切趾光柵（變跡光柵）ApodisationisaprocessoftaperingthestrengthofthegratingateitherendsothattheapparentRIchangeisgradualratherthanabrupt.Thereflectionbandofanapodisedgratingisshowninpart(c)ofthefigure.84第八十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日多波長(zhǎng)光纖光柵youcanwritemanydifferentFBGsintothesamesectionoffibre-oneontopoftheother.Eachgratingwillthenrespondquiteseparatelyandindependentlytolightofitsownresonantwavelength.85第八十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日啁啾光柵A“chirp”iswhereyougetavariationintheperiodofthegrating(andhenceavariationinitsresponsetodifferentwavelengths)alongthelengthofthegrating:varytheperiodofthegratingorvarytheaverageRIofthegrating.86第八十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日啁啾切趾光柵

agood100%reflectionoverthewholereflectedband.87第八十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日CausedbyexpansionandcontractionofthefibrewithtemperatureandconsequentchangeinthespacingoftheRIvariationsinthecore;oravariationintheRIofthefibreitselfwithtemperature.Theunpackagedgrating:atotalvariationofabout1nmoveratemperaturerangeof80°C!TemperatureStabilityofIn-FibreBraggGratings88第八十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日FBGPackagingforPassiveThermalCompensation89第八十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日閃耀光柵Ablazedgratingisconstructedwhenthegratingiswrittenatanobliqueangletothecentreaxisofthecore.Theselectedwavelengthisreflectedoutofthefibre.Anotherusageistoequalisepoweracrossarangeofwavelengthsforexampleto“flatten”theresponseofanEDFA.90第九十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日長(zhǎng)周期光柵MostFBGsareconstructedasfirstordergratings.Thatisthegratingperiodisthesameasthecentrewavelengthofthereflectionband.Along-periodgratingisonewherethegratingperiodismanyhundredsorthousandsoftimestheresonantwavelength.91第九十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日PrincipleInLPGitcouplesforwardguideingmodeintoacladdingmode.Thusafterawhilethecoupledlightleavesthesystemandislost.Along-periodgratingthengivesmuchthesameeffectasablazedgrating-resonantwavelengthsareremovedfromthesystem.92第九十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日Phase-ShiftedFBGsA“transmissionfringe”iscreatedinthecentreofthereflectionbandwherelightistransmittedthroughthefilterratherthanbeingreflected.93第九十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日WritingtheGrating

光纖光柵的制作(1)增敏摻鍺(Ge),氫載(2)寫光柵(準(zhǔn)分子激光器244nm)干涉法,衍射法94第九十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日(1)Makethefibrecoremoresensitivetoincreasethelevelofgermaniumdopant.thistoofarbeforemechanicaleffectsinthefibrestopyou.Co-dopingwithboronand/oraluminiumhelpsmakethecoremorephotosensitive.“Loading”thefibrewithhydrogen95第九十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日(2)WritingtheGrating

ThegratingiswrittenbyexposingthefibretoUVlight.UVlight(244nm)isabletomakepermanentmodificationsintherefractiveindexofthecore.Thechangeintherefractiveindexisverysmallindeed.Anindexchangeof.0001issufficienttomakeaneffectivegrating.96第九十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日InterferencePatternTechnique97第九十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日PhaseMaskTechnique98第九十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日SummaryforFBGsConsistsofaperiodicstackofregionsofhighandlowrefractiveindexalonganopticalfiber.Madebyexposingthefibertoaninterferencepatternofultraviolet(UV)light.Narrowband,almostsquarewavelengthresponse.Lowtemperaturesensitivitywithathermalpackaging(aslowas0.4pm/oc

,Forunpackagedgratingitisabout0.01nm/oc)NeedtousefiberMach-Zehnderconfigurationorcirculatortoconstructademultiplexer99第九十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日ApplicationsofFBGs

WavelengthStableLasersDispersionCompensationWavelengthSelectioninWDMSystems100第一百頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日UsinginDispersionCompensationChirped

Bragggrating??

?

llonglshort101第一百零一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日UsinginOADM

IdenticalFBGsatl4l1

,l2

,l3

,l4

,l5l4

DDl4AAReportedCharacteristicsChannelpassband:0.1-0.5nmChannelspacing:0.7-1.6nmChannelisolation:20-30dBInsertionloss<0.5dBReturnloss>15dBl1

,l2

,l3

,l4

,l5102第一百零二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日In-FibreBraggGratingFilters103第一百零三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日UsinginOADM104第一百零四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日Fibergratingsensors是應(yīng)變是溫度變化量105第一百零五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日§6.5光纖放大器與光纖激光器

第一百零六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日§6.5-1摻鉺光纖放大器

107第一百零七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日光-電-光中繼放大108第一百零八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日全光放大光放大器是一種勿需光電轉(zhuǎn)換即可對(duì)光信號(hào)進(jìn)行直接放大的器件109第一百零九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日HowtomakeanOAAmplifierscanbebuiltinsemiconductor:SemiconductorOpticalAmplifiers(SOAs).Almostanysemiconductorlasercanbemadeintoanamplifierwithafewmodifications-

Amplifierscanbebuiltinfibres:FibreAmplifiersEDFA:ErbiumDopedFibreAmplifiers(1530nm～1610nm)PDFA:PraseodymiumDopedFibreAmplifiers(1260～1360)TDFA：ThuliumDopedFibreAmplifiers(1450～1490nm)SRFA:StimulatedRamanFibreAmplifiersPFA:PlasticFibreAmplifier110第一百一十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日111第一百一十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日1550EDFA增益窗口30nm~60nm光放大器增益光纖衰減除去OH峰外>300nm低損耗窗口波長(zhǎng)nm8501310PDFASOASRADevelopmentofOAEDFA增益窗口30nm~60nmPDFASOASRA112第一百一十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日工作原理泵浦光實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，外界的信號(hào)光對(duì)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)形成受激輻射，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的放大

113第一百一十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日有源光纖由摻有稀土雜質(zhì)的增益介質(zhì)所制成的光纖稱為有源光纖。稀土元素(也稱鑭系元素),包括元素周期表中倒數(shù)第二行中從鑭(La.原子序數(shù)為57)到镥(Lu.原子序數(shù)為71)的15個(gè)元素。目前較成熟的有源光纖中摻入的稀土離子有：鉺(Er+3,發(fā)射中心波長(zhǎng)為1.53μm)釹(Nd+3,發(fā)射中心波長(zhǎng)為0.92μm、1.06μm、1.4μm)鐠(Pr+3,發(fā)射中心波長(zhǎng)為1.3μm)。114第一百一十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日能級(jí)圖980nm波長(zhǎng)泵浦：鉺離子相當(dāng)于三能級(jí)系統(tǒng)，粒子數(shù)完全反轉(zhuǎn)，噪聲特性好，但量子效率不高；1480nm波長(zhǎng)泵浦：鉺離子相當(dāng)于二能級(jí)系統(tǒng)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)不徹底，盡管量子效率較高，但噪聲特性變差115第一百一十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日EDFAs116第一百一十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日典型泵浦結(jié)構(gòu)117第一百一十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日重要計(jì)算公式速率方程放大器增益噪聲指數(shù)：當(dāng)泵浦充分，且時(shí)，噪聲系數(shù)達(dá)到極限3dB118第一百一十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日TechnicalCharacteristics

ofEDFAsEfficientpumpingMinimalpolarisationsensitivityLowinsertionlossHighoutputpower(thisisnotgainbutrawamountofpossibleoutputpower)LownoiseVeryhighsensitivityLowdistortionandminimalinterchannelcrosstalk119第一百一十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日DefinitionsGain(amplifier):theratioindecibelsofinputpowertooutputpower.GainCoefficient:thesmallsignalgaindividedbythepumppower.Bandwidth:therangeofwavelengthsoverwhichtheamplifierwilloperate.120第一百二十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日DefinitionsGainSaturation:thepointwhereanincreaseininputpowerceasestoresultinanincreaseinoutputpower.PolarisationSensitivity:thedifferenceingainofaninputsignalinonepolarisationtothegainintheorthogonalpolarisation.(typical.01~.1dB).NoiseFigure:theratiooftheSNRattheinputtotheSNRattheoutput(indecibels).121第一百二十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GainSaturation122第一百二十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日高性能（低噪聲）摻鉺光纖放大器

利用980nm和1480nm兩不同泵浦波長(zhǎng)的摻鉺光纖放大器級(jí)聯(lián),在高增益下實(shí)現(xiàn)近量子噪聲極限123第一百二十三頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日GainCharacteristicsofEDFAs124第一百二十四頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日ResponseofCascadedEDFAs125第一百二十五頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日FlatteningtheGainCurveOperatingthedeviceat77oK.Introducingotherdopantmaterials(suchasaluminiumorytterbium)alongwiththeerbiumintothefibrecore.Amplifierlengthisanotherfactorinfluencingtheflatnessofthegaincurve.Controllingthepumppower(throughafeedbackloop)isroutinetoreduceASE.

126第一百二十六頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日FlatteningtheGainCurveAddinganextraWDMchannellocallyattheamplifier.Thisiscalled“gainclamping”.Manipulatingtheshapeofthefibrewaveguidewithintheamplifier.Fibreswithdualcoreshaverecentlybeenshowntoproducemuchsuperiorgainflatnesscharacteristics.127第一百二十七頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日FlatteningtheGainCurveUsing“blazed”fibreBragggratingsasfilterstoreducethepeaksintheresponsecurve.Inotherwords,reducetheresponseatallwavelengthstothatoftheworstwavelength.Thisapproachhasbeenreportedtoworkwellinfieldtrials.Usingchannelpreemphasisonthesignalsastheyaretransmitted.Thatis,transmitdifferentWDMchannelsatdifferentpowerlevelstocompensateforlateramplifiergaincharacteristics.128第一百二十八頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日LPG

for

FlatteningtheGain

129第一百二十九頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日增益鉗制EDFA泵浦源功率控制飽和光控制技術(shù)光功率檢測(cè)控制輸入光功率檢測(cè)輸出光功率檢測(cè)PinPout泵浦激光器EDFCouplerFilterCoupler130第一百三十頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日增益的自動(dòng)控制131第一百三十一頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日CladdingPumpsOutputpowersofupto10watts!132第一百三十二頁(yè)，共一百四十九頁(yè)，2022年，8月28日MultiStageEDFAs