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光纤耦合器结构与原理分析

来源：阅读：784 发布时间：2022-11-17 11:47:16

光纤耦合器是一种用于传送和分配光信号的光纤无源器件，是光纤系统中使用较多的光无源器件之一，在光纤通信及光纤传感领域占有举足轻重的地位。光纤耦合器一般具有以下几个特点：

一是器件由光纤构成，属于全光纤型器件;

二是光场的分波与合波主要通过模式耦合来实现;三是光信号传输具有方向性。

根据光的耦合原理，人们已经设计出了多种光纤耦合器结构。包括：X型光纤耦合器、星型光纤耦合器、双包层光纤耦合器、光纤光栅耦合器、长周期光纤光栅耦合器、布拉格光纤耦合器、光子晶体光纤耦合器等。

随着各种光纤通信和光纤传感器件的广泛使用，光纤耦合器的地位和作用愈来愈重要，并已成为光纤通信和光纤传感领域不可或缺的一部分。设计插入损耗小、耦合效率高、分光比可调并可实现特殊耦合的光纤耦合器，一直是光学领域科研工作者追逐的焦点和业内人士的奋斗目标。

光纤耦合器结构与原理分析

熔锥拉锥型光纤耦合器

熔锥法是制作耦合器的较普通的技术，熔融拉锥型光纤耦合器是将两根（或者两根以上）光纤去除涂覆层，以一定方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，在加热区形成双锥体形式的特种波导结构，实现光功率耦合，控制拉伸锥型耦合区长度可以控制两端口功率耦合比（分光比）。熔锥拉锥型光纤耦合器如图1所示。

图1 熔锥拉锥型光纤耦合器

星形耦合器

星形耦合器是指输入输出端口具有N×N型的耦合器，星形耦合器可采用多根光纤扭绞，加热熔融拉锥而形成，对于单模光纤，这种多芯熔锥式星形耦合器需要精确地调整多根光纤间的耦合，这一点很困难，因而通常用另一种拼接方法来构造N×N星形耦合器。如图2所示利用4只2×2基本单元可以构成4×4耦合器，利用12只2×2基本单元可以构成8×8耦合器，利用8只4×4基本单元可以构成16×16耦合器等。

图2 基于2×2耦合器串级的星形耦合器拼接示意图

树形耦合器

树形耦合器时主输入输出端口具有1×N型的耦合器，这种耦合器主要用于光功率分配场合，在接入网中用于光分配网。采用类似的方法，可将1×2或2×2耦合器逐次拼接，构成1×N或2×N，其拼接方案如图3所示。

图3 基于2×2耦合器拼接的1×N树形耦合器

（来源：网络，版权归原作者，若有侵权请联系删除）

一是器件由光纤构成，属于全光纤型器件;

二是光场的分波与合波主要通过模式耦合来实现;三是光信号传输具有方向性。

光纤耦合器结构与原理分析

熔锥拉锥型光纤耦合器

图1 熔锥拉锥型光纤耦合器

星形耦合器

图2 基于2×2耦合器串级的星形耦合器拼接示意图

树形耦合器

图3 基于2×2耦合器拼接的1×N树形耦合器

（来源：网络，版权归原作者，若有侵权请联系删除）

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