现代光纤通信技术及应用 习题及答案 ch05 光纤通信中的光无源器件

第5章光纤通信中的光无源器件5.1光纤连接器有几个组成部分?各部分的功能是什么?(1)连接器插头:光纤在转换器中完成插拔功能的部件，由插针体和若干外部零件组成。为使光纤不受外界伤害，插头的机械结构必须具有对光纤进行有效保护的功能。(2)转换器或适配器:即插座(法兰盘)，将光纤插头连接在一起使光纤接通的器件。转换器可以连接同型号插头，也可以连接不同型号插头，可以连接一对插头，也可以连接几对插头或多芯插头。(3)变换器:将某一型号的插头变换成另一型号插头的器件。使用时将某型号的插头插入同型号的转换器中，即可变成其他型号的插头。(4)光缆跳线:在一根光缆的两端装上插头，即构成跳线。两个插头的型号可以不同，可以是单芯的，也可以是多芯的。连接器插头是跳线的特殊情况，即只在光纤(缆)的一端装有插头，也称尾纤。(5)裸光纤转换器:将裸光纤与光源、探测器及各种光仪表连接起来的器件。将裸光纤穿入转换器，处理好光纤端面，形成一个插头，就可以进行其他连接了.用完后，可将裸光纤从转换器中抽出。裸光纤转换器在光纤测试、光仪表及光纤之间的临时连接中具有广泛的用途。5.2常用的光纤连接器有哪几种类型?各类型的特点是什么?具有代表性的产品主要有FC型、ST型、SC型、D4型、双锥型、VFO(球面定心)和F-SMA型连接器。(1)FC型连接器采用螺纹连接，外部零件采用金属材料制作，是我国电信网采用的主要产品，我国已制定了FC型连接器的国家标准。(2)SC型连接器的插针、套筒与FC型连接器完全样。它的外壳采用工程塑料制成的矩形结构，便于密集安装。它没有采用螺纹连接，可以直接插拔，使用方便，操作空间小，可以密集安装，也可做成多芯连接器，应用广泛(3)ST型连接器采用带键的卡口式锁紧结构，确保连接时准确对中光纤连接器是光学器件中的一种基础元件，它根据光通信、光传感技术提出的要求不断发展和提高，在进一步提高自身性能的基础上，正在向集成化、小型化的方向发展。5.3简述常用光纤耦合器的类型和功能。（1）T形耦合器这是一种2X2的3端合器，T形合器如图5-3(a)所。它的功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起输入一根光纤。这种耦合器主要作为不同分路比的功率分配器或功率组合器。（2）星形耦合器这是一种nXm合器，星形合器如图5-3(b)所。它的能是把根光输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤，和不一定相等这种合器常用作多端功率分配器（3）定向耦合器这是一种2X2的3端或4端合器，它的功能是分别取出光纤中不同方向传输的光信号。定向合器如图5-3(c)所示，光信号从端1传输到端2，一部分由端3输出，端4无输出;光信号从端2传输到端1，一部分由端4输出，端3无输出。这种合器可用作分路器，不能用作合路器。（4）波分复用器/解波分复用器这是一种与波长有关的耦合器(也称合波器/分波器)，波分合器如图5-3(d)所示波分复用器的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入一根光纤;解波分复用器的功能是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号分配给不同的接收机。5.4光纤耦合器的特性参数有哪些?插入损耗、附加损耗、分光比、方向性、均匀性、偏振相关损耗、隔离度。5.5简述MZ幅度调制器的工作原理。调制器是在LiNbO3晶片上制作MZ光波导和TW调制电极而构成的，在设计高速系统时，需要考虑的因素有驱动电压、光电信号速度匹配、特性阻抗、电信号的衰减常数、调制带宽、波长啁啾量和插入损耗等。5.6什么是电光效应?5.7光开关的作用是什么?它主要分为哪两类?光开关按其工作原理可分为机械式和非机械式两大类。机械式光开关通过光纤和光学元件的移动或旋转，使光路断开或关闭，开关时间在毫秒量级(较长)，还会有回跳抖动和重复性差等问题。非机械式光开关一般通过电光效应、热光效应、液晶效应、磁光效应及声光效应等改变波导折射率，使光路发生改变而实现开关功能，具有开关时间短、体积小、便于集成的优点，但插入损耗大，隔离度低。5.8简述偏振相关型光隔离器和偏振无关型光隔离器的工作原理。偏振相关型光隔离器：这里假设入射光只是垂直偏振光，第一个偏振器的透振方向也是垂直方向，因此输入光能够通过第一个偏振器。紧接第一个偏振器的是法拉第旋转器，法拉第旋转器由旋光材料制成，能使光的偏振态旋转一定角度，如45°并且其旋转方向与光传播方向无关。法拉第旋转器后面跟的是第二个偏振器，这个偏振器的透振方向是45°方向，因此经过法拉第旋转器旋转45后的光能够顺利地通过第二个偏振器。偏振无关型光隔离器：个SWP的作用是将入射光分解为两个正交偏振分量，让垂直分量直线通过，水平分量偏折通过。两个分量都要通过法拉第旋转器，其偏振态都要旋转45°。法拉第旋转器后面是一个半波片。这个半波片的作用是将从左向右传播的光的偏振态顺时针旋转45，将从右向左传播的光的偏振态逆时针旋转45。因而，法拉第旋转器与半波片的组合可以使垂直偏振光变为水平偏振光，反之亦然。最后，两个分量的光在输出端由另一个SWP合在一起输出。5.9简述光环行器的工作原理。环形