插入损耗是由制造商以如下的两个数值提供的： 平均值和最大值。 一般的连接器平均损耗大约为0.25 dB， 这个数值可以在0.1～1 dB之间浮动。 最大损耗 大约为0.5 dB， 变化范围在0.3～1.5 dB之间。

  2. 回波损耗(简称回损) 对连接器来说， 回波损耗的问题起源于一个简单 的矛盾现象： 为了最小化插入损耗， 需要尽可能地将 光纤端面抛光， 而抛光的端面对光的反射增强， 这样 回波损耗就产生了。

  除了错位连接之外， 任何相连的光纤的几何特性 和波导特性的差异对光纤间的耦合损耗都有大的影响。 这些特性包括纤芯的直径、 纤芯区域的椭圆度、 光纤 的数值孔径、 折射率剖面等。 由于这些参数与生产厂 家相关， 因而使用者不能控制特性的变化。 理论结果

  并行放置， 然后熔化和拉伸， 产生一个耦合区， 直至 得到所期望的耦合性能。

  图4.6 常用光纤连接器的对准方案示意图 (a) 直套筒； (b) 锥形套筒； (c) 扩展光束

  其中, a11、 a12和a21、 a22分别为输入端口1和2到 输出端口1和2的功率传输因子。

  光纤连接器常采用螺丝卡口、 卡销固定、 推拉式 三种结构。 这三种结构都包括单通道连接器和既可应 用于光缆对光缆， 也可用于光缆对线路卡连接的多通 道器。 这些连接器利用的基本耦合机理既可以是对接 类型， 也可以是扩展光束类型。 对接类型的连接器采用金属、 陶瓷或模制塑料的 套圈， 这些套圈可以很好地适配每根光纤和精密套管。

  其中光纤耦合器由于制作时只需要光纤， 不需要 其他光学元件， 具有与传输光纤容易连接且损耗较低、 耦合过程无需离开光纤， 不存在任何反射端面引起的 回波损耗等优点， 因而更适合光纤通信， 有时也称为 全光纤元件。 下面主要介绍光纤耦合器的原理和性能

  为了提高物理接触的效果就必须减少接触面积， 因为小面积的质量能更加有效地控制。 抛光方法的提高使得制造商可以将 PC连接器的回 波损耗从几年前的－40 dB减小到如今的－55 dB， 同 时， 也将平均插入损耗限制在可接受的0.2 dB以内。

  在 V 型槽机械连接方法中， 首先要将预备好的光 纤端面紧靠在一起， Байду номын сангаас图4.4所示。 然后将两根光纤使 用粘合剂连接在一起或先用盖片将两根光纤固定。 V 型通道既可以是槽状石英、 塑料、 陶瓷， 也可以是金 属基片作成槽状。 这种方法的连接损耗在很大程度上

  连接器对机械结构的要求包括小孔直径尺寸以及小孔 相对于套圈外表面的位置。

  图4.6给出了用于单模光纤和多模光纤系统中的两 种常用对接类型的对准设计， 它们分别采取了直套筒和 锥形(双锥形)套筒结构。 在直套筒连接器中， 套圈中 的套管和引导环的长度决定了光纤的端面间距。 而双 锥形的连接器使用了锥形套筒以便接纳和引导锥形套

  人员提出了有效的解决办法： 将两个连接器通过物理 接触(PC)来减小它们之间的空气缝隙。 现在多数连接

  实现理想的物理接触是不可能的， 因此制造商将插针 体的端面做成不同的形状， 如圆弧形等。

  每种连接方法都受限于一些特定的条件， 它们在 接头处都将导致不同程度的光功率损耗。 这些损耗取 决于一定参数， 如两根光纤的几何特性、 波导特性、 光纤端面的质量以及它们之间的相对位置等。

  面连接在一起， 如图4.3所示。 这种方法首先将光纤端 面对齐， 并且对接在一起， 该过程是在一个槽状光纤 固定器里、 在带有微型控制器的显微镜之下完成的。 然后在两根光纤的连接处， 使用电弧或激光脉冲加热， 使光纤头尾端被熔化， 进而连接在一起。 这种技术产 生非常小的连接损耗(典型的平均值小于0.06 dB)。 但 是， 在采用这种连接方法时一定要注意到， 由于用手接 触时产生的光纤表面损伤、 加热时引起的表面损伤加 深、 光纤连接处附近的残余应力等都会在光纤介质熔 化时导致化学成分的变化， 由此产生不牢固的连接。

  1. 2×2的耦合器 一个2 × 2 的耦合器是一个 4端口的光器件， 其原

  出端口P1和P2， 光功率通过与输入端口相连接的光纤 进入耦合器， 在耦合器中进行分路和合路， 然后通过

  隔有时又称端分离。 如果两根光纤直接对接， 则必须 接触在一起， 光纤分得越开， 光的损耗越大。 如果两

  耦合损耗不会超过0.5 dB。 截面不平整。 光纤连接的 两个截面一定要经过高精度抛光和正面粘合。 如果截面

  这种对称特征让两根待连接光纤的轴自动准确地对齐。 尺寸范围较宽的光纤都能够插入弹性管中。 由于每一 根光纤在插入到弹性管中时， 其各自位置与弹性管管 轴相关， 因此两根待连接的光纤在尺寸上并不一定要 相等。

  由于光纤之间的连接错位引起的损耗。 内部损耗又称 为与光纤相关的损耗， 这主要是由于光纤的波导特性

  种情况： 轴向位移、 连接间隔、 倾斜位移、 截面不 平整。 这些损耗如图4.1所示。

  损耗 输入 轴向位移 (a) 输入 间隔 (b) 损耗 输出 输入 输出 输入

  图4.1 光纤错位连接损耗 (a) 轴向位移； (b) 连接间隔； (c) 倾斜错位; (d) 截面不平整

  轴向位移即两根光纤连接处有轴向错位。 其耦合 损耗在零点几分贝到几个分贝之间， 若错位距离小于

  镜， 如图4.6(c)所示。 这些透镜既可以准直从传输光 纤出射的光， 也可以将扩展光束聚焦到接收光纤的纤 芯处， 光纤到透镜的距离等于透镜的焦距。 这种结构 的优点是由于准直了光束， 因此在连接器的光纤端面 间就能保持一定的距离， 这样连接器的精度将较少 地受横向对准误差的影响。 而且， 一些光处理元件， 诸如分束器和光开关等， 也能很容易地插入到光纤端 面间的扩展光束中。

  4.1.2 光纤连接方法 光纤连接是指两根光纤之间的永久或半永久连接， 它的典型应用在于建立一个很长的光链路， 或者用在 不需要经常连接和断开光纤的情况中。 为了实施和计 算这样的连接， 一定要考虑的因素有两根光纤的几何差

  里介绍光纤通信中常用的连接方法。 光纤连接方法有光纤熔接法、 V 型槽机械连接

  其中， C为耦合系数， L为耦合区的长度。 由于 实际的器件不可能无损耗， 因而功率传输矩阵函数为

  重要特性。 资料表明， 连接器在多次插拔之后其插入 损耗将增加， 通常5000次插拔之后增加量应小于0.2 dB。

  在光纤通信和光纤测量中， 有时需要把光信号在 光路上由一路向两路或多路传送， 有时需把N路光信 号合路再向M 路或N路分配， 能完成上述功能的器件 就是光耦合器。 光耦合器按制作的过程分为微镜片耦合 器、 波导耦合器和光纤耦合器等。

  4.5 光滤波器 4.6 WDM合波/分波器 4.7 光隔离器与光环形器 4.8 光锁相环与非线性光环镜NLOM

  的直径和数值孔径的差异对连接损耗的影响更大。 图 4.2（a）、 （b）、 （c）给出了由纤芯直径、 数值孔

  连接器的一个最重要的性能参数是插入损耗。 正 如前面所讨论的， 存在各种可能的原因引发光的损耗。 为了减小插入损耗， 可使用三种方法。 第一种方法是 使用保护套来最小化连接和拆开光缆时产生的弯曲损 耗。第二种方法是将加固件(例如芳香族聚酰胺线)与连 接器连接在一起，浙样就释放了光纤自身的张力。第 三种方法就是用插针体来保护裸光纤。

  图4.5所示为弹性管连接装置的剖面图。 这是一种 可以自动进行横向、 纵向、 角度对准的独特器件。 使 用它连接多模光纤能够获得和商用熔接机同一大小范 围的连接损耗， 但它所需要的设备和技巧却要少得多。 这种连接器件基本上就是一根用弹性材料做成的管子。 管子中心孔的尺寸稍小于待连接的光纤。 在孔的两端 做成圆锥形以便于光纤插入。 当插入光纤时，光纤使 孔膨胀， 于是塑料材料对光纤施加均匀的力。

  对于任何一个光纤线路， 一定要考虑的一个重要问 题是光纤之间的低损耗连接方法。 这些连接存在于光 源与光纤， 光纤与光纤以及光纤与光检测器之间。 光 纤连接需要采用何种技术，取决于光纤是永久连接还 是可拆卸的连接。 一个永久性的连接通常指的是一个 接头， 而一个易拆卸的连接则称为连接器。 接头一般 常见于线路中间两根光缆中的光纤之间的连接， 连接 器常位于光缆终端处， 用于将光源或光检测器与光缆 中的光纤连接起来。