無(wú)源器件

無(wú)源器件是微波射頻器件中重要的一類，在微波技術(shù)中占有非常重要的地位。

無(wú)源器件

微波射頻器件分為無(wú)源和有源兩大類，區(qū)分兩者的標(biāo)準(zhǔn)是看該器件建立起的等效電路模型中是否含有電源（電壓源或者電流源），若器件等效電路模型中無(wú)電源，該器件被稱為無(wú)源器件。

無(wú)源器件主要包括電阻，電容，電感，轉(zhuǎn)換器，漸變器，匹配網(wǎng)絡(luò)，諧振器，濾波器，混頻器和開(kāi)關(guān)等。

光無(wú)源器件是光纖通信設(shè)備的重要組成部分。它是一種光學(xué)元器件，其工藝原理遵守光學(xué)的基本規(guī)律及光線理論和電磁波理論、各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、多種計(jì)算公式和各種測(cè)試方法，與纖維光學(xué)、集成光學(xué)息息相關(guān)；因此它與電無(wú)源器件有本質(zhì)的區(qū)別。在光纖有線電視中，其起著連接、分配、隔離、濾波等作用。實(shí)際上光無(wú)源器件有很多種，常用的有：光分路器、光衰減器、光隔離器、連接器、跳線、光開(kāi)關(guān)。

一、光纖活動(dòng)連接器。

光纖活動(dòng)連接器

二、光分路器

光分路器

1．光分路器的分光原理

光分路器按原理可以分為光纖型和平面波導(dǎo)型兩種，光纖熔融拉錐型產(chǎn)品是將兩根或多根光纖進(jìn)行側(cè)面熔接而成；光波導(dǎo)型是微光學(xué)元件型產(chǎn)品，采用光刻技術(shù)，在介質(zhì)或半導(dǎo)體基板上形成光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)分支分配功能。這兩種型式的分光原理類似，它們通過(guò)改變光纖間的消逝場(chǎng)相互耦合（耦合度，耦合長(zhǎng)度）以及改變光纖纖半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)不同大小分支量，反之也可以將多路光信號(hào)合為一路信號(hào)叫做合成器。熔錐型光纖耦合器因制作方法簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、容易與外部光纖連接成為一整體，而且可以耐孚機(jī)械振動(dòng)和溫度變化等優(yōu)點(diǎn)，目前成為市場(chǎng)的主流制造技術(shù)。

熔融拉錐法就是將兩根（或兩根以上）除去涂覆層的光纖以一定的方法靠擾，在高溫加熱下熔融，同時(shí)向兩側(cè)拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制光纖扭轉(zhuǎn)的角度和拉伸的長(zhǎng)度，可得到不同的分光比例。最后把拉錐區(qū)用固化膠固化在石英基片上插入不銹銅管內(nèi)，這就是光分路器。這種生產(chǎn)工藝因固化膠的熱膨脹系數(shù)與石英基片、不銹鋼管的不一致，在環(huán)境溫度變化時(shí)熱脹冷縮的程度就不一致，此種情況容易導(dǎo)致光分路器損壞，尤其把光分路放在野外的情況更甚，這也是光分路容易損壞得最主要原因。對(duì)于更多路數(shù)的分路器生產(chǎn)可以用多個(gè)二分路器組成。

2．光分路器的常用技術(shù)指標(biāo)

（1）插入損耗。光分路器的插入損耗是指每一路輸出我相對(duì)于輸入光損失的dB數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Ai=-10lgPouti/Pin，其中Ai是指第i個(gè)輸出口的插入損耗；Pouti是第i個(gè)輸出端口的光功率；Pin是輸入端的光功率值。（2）附加損耗。附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對(duì)于輸入光功率損失的DB數(shù)。值得一提的是，對(duì)于光纖耦合器，附加損耗是體現(xiàn)器件制造工藝質(zhì)量的指標(biāo)，反映的是器件制作過(guò)程的固有損耗，這個(gè)損耗越小越好，是制作質(zhì)量?jī)?yōu)劣的考核指標(biāo)。而插入損耗則僅表示各個(gè)輸出端口的輸出功率狀況，不僅有固有損耗的因素，更考慮了分光比的影響。因此不同的光纖耦合器之間，插入損耗的差異并不能反映器件制作質(zhì)量的優(yōu)劣。（3）分光比。
分光比定義為光分路器各輸出端口的輸出功率比值，在系統(tǒng)應(yīng)用中，分光比的確定是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)光節(jié)點(diǎn)所需的光功率的多少，確定合適的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比與傳輸光的波長(zhǎng)有關(guān)，例如一個(gè)光分路在傳輸1.31微米的光時(shí)兩個(gè)輸出端的分光比為50：50；在傳輸1.5μm的光時(shí)，則變?yōu)?0：30（之所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)楣夥致菲鞫加幸欢ǖ膸�寬，即分光比基本不變時(shí)所傳輸光信號(hào)的頻帶寬度）。所以在訂做光分路器時(shí)一定要注明波長(zhǎng)。（4）隔離度。隔離度是指光分路器的某一光路對(duì)其他光路中的光信號(hào)的隔離能力。在以上各指標(biāo)中，隔離度對(duì)于光分路器的意義更為重大，在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中往往需要隔離度達(dá)到40dB以上的器件，否則將影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。

另外光分路器的穩(wěn)定性也是一個(gè)重要的指標(biāo)，所謂穩(wěn)定性是指在外界溫度變化，其它器件的工作狀態(tài)變化時(shí)，光分路器的分光比和其它性能指標(biāo)都應(yīng)基本保持不變，實(shí)際上光分路器的穩(wěn)定性完全取決于生產(chǎn)廠家的工藝水平，不同廠家的產(chǎn)品，質(zhì)量懸殊相當(dāng)大。

三、光衰減器

光衰減器

1、衰減器的衰減原理。光衰減器的類型很多，不同類型的衰減器分別采用不同的工作原理。

①位移型光衰減器。

眾所周知，當(dāng)兩段光纖進(jìn)行連接時(shí)，必須達(dá)到相當(dāng)高的對(duì)中精度，才能使光信號(hào)以較小的損耗傳輸過(guò)去。反過(guò)來(lái)，如果將光纖的對(duì)中精度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，就可以控制其衰減量。位移型光衰減器就是根據(jù)這個(gè)原理，有意讓光纖在對(duì)接時(shí)，發(fā)生一定的錯(cuò)位。使光能量損失一些，從而達(dá)到控制衰減量的目的，位移型光衰減器又分為兩種：橫向位移型光衰減器、軸向位移型光衰減器。橫向位移型光衰減器是一種比較傳統(tǒng)的方法，由于橫向位移參數(shù)的數(shù)量級(jí)均在微米級(jí)，所以一般不用來(lái)制作可變衰減器，僅用于固定衰減器的制作中，并采用熔接或粘接法，到目前仍有較大的市場(chǎng)，其優(yōu)點(diǎn)在于回波損耗高，一般都大于60dB。軸向位移型光衰減器在工藝設(shè)計(jì)上只要用機(jī)械的方法將兩根光纖拉開(kāi)一定距離進(jìn)行對(duì)中，就可實(shí)現(xiàn)衰減的目的。這種原理主要用于固定光衰減器和一些小型可變光衰減器的制作。

②薄膜型光衰減器。

這種衰減器利用光在金屬薄膜表面的反射光強(qiáng)與薄膜厚度有關(guān)的原理制成。如果玻璃襯底上蒸鍍的金屬薄膜的厚度固定，就制成固定光衰減器。如果在光纖中斜向插入蒸鍍有不同厚度的一系列圓盤型金屬薄臘的玻璃襯底，使光路中插入不同厚度的金屬薄膜，就能改變反射光的強(qiáng)度，即可得到不同的衰減量，制成可變衰減器。

③衰減片型光衰減器。

衰減片型光衰減器直接將具有吸收特性的衰減片固定在光纖的端面上或光路中，達(dá)到衰減光信號(hào)的目的，這種方法不僅可以用來(lái)制作固定光衰減器，也可用來(lái)制作可變光衰減器。

2．光衰減器的性能指標(biāo)。

①衰減量和插入損耗。

衰減量和插入損耗是光衰減器的重要指標(biāo)，固定光衰減器的衰減量指標(biāo)實(shí)際上就是其插入損耗，而可變衰減器除了衰減量外，還有單獨(dú)的插入損耗指標(biāo)，高質(zhì)量的可變衰減器的插入損耗在1.0dB以下，一般情況下普通可變衰減器的該項(xiàng)指標(biāo)小于2.5dB即可使用。在實(shí)際選用可調(diào)衰減器時(shí)，插入損耗越小越好。但這勢(shì)必會(huì)牽扯到價(jià)格。

②光衰減器的衰減精度。

衰減精度是光衰減器的重要指標(biāo)。通常機(jī)械式可調(diào)光衰減器的衰減精度為其衰減量的±0.1倍。其大小取決于機(jī)械元件的精密加工程度。固定式光衰減器的衰減精度很高。通常衰減精度越高，價(jià)格就越高。

③回波損耗。

在光器件參數(shù)中影響系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)是回波損耗�；胤倒鈱�(duì)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響是眾所周知的。光衰減器的回波損耗是指入射到光衰減器中的光能量和衰減器中沿入射光路反射出的光能量之比。高性能光衰減器的回波損耗在45dB以上。事實(shí)上由于工藝等方面的原因，衰減器實(shí)際回波損耗離理論值還有一定差距，為了不致于降低整個(gè)線路回波損耗，必須在相應(yīng)線路中使用高回?fù)p衰減器，同時(shí)還要求光衰減器具有更寬的溫度使用范圍和頻譜范圍。

四．光隔離器

光隔離器

光隔離器的工作原理為：起偏器與檢偏器的偏振軸相差45o，當(dāng)入射光經(jīng)過(guò)起偏器時(shí)，被變成線偏振光，然后經(jīng)旋光器，其偏振面被旋轉(zhuǎn)45o，剛好與檢偏器的偏振方向一致，于是光信號(hào)順利通過(guò)光隔離器而進(jìn)入光路中。如果有反射光出現(xiàn)時(shí)，反射光通過(guò)檢偏器和旋光器后，其偏振方向與起偏器的偏振方向正交而不能通過(guò)起偏器，從而達(dá)到了隔離反射光的目的，每級(jí)光隔離器對(duì)反射光的損耗高達(dá)35dB以上。

在CATV系統(tǒng)中對(duì)光隔離器性能的要求是：正向損耗低、反向隔離度高、回波損耗高、器件體積小、環(huán)境性能好。由于光隔離器比較貴重，所以一般應(yīng)用在光源中，在光纖線路中不用，只所以不用并不是不需要，而是從成本考慮。如果光隔離器價(jià)格便宜，插入損耗又小，可以在線路中應(yīng)用，以提高系統(tǒng)性能。

五、光開(kāi)關(guān)

光開(kāi)關(guān)

在CATV光網(wǎng)絡(luò)中，為保證有線電視系統(tǒng)的不間斷工作，應(yīng)配備備份光發(fā)射機(jī)，當(dāng)正在工作的光發(fā)射機(jī)出故障時(shí)，利用光開(kāi)關(guān)就可以在極短的時(shí)間內(nèi)（小于1ms）將備份光發(fā)射機(jī)接入系統(tǒng)，保證其正常工作。

根據(jù)其工作原理，光開(kāi)關(guān)可分為機(jī)械式和非機(jī)械式兩大類。機(jī)械式光開(kāi)關(guān)靠光纖或光學(xué)元件移動(dòng)使光路發(fā)生改變，目前市場(chǎng)上的光開(kāi)關(guān)一般為機(jī)械式，其優(yōu)點(diǎn)是插入損耗低，一般小于1.5dB；隔離度高，一般大于45dB，不受偏振和波長(zhǎng)的影響。非機(jī)械式光開(kāi)關(guān)則依靠電光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、聲光效應(yīng)以及熱光效應(yīng)來(lái)改變波導(dǎo)折射率，使光路發(fā)生改變，這也是一項(xiàng)新技術(shù)，這類開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是：開(kāi)關(guān)時(shí)間短，體積小，便于光集成或光電集成；不足之處是插入損耗大，隔離度低。

六、波分復(fù)用器

波分復(fù)用器