1、保偏光纤耦合器的发展

实现光信号功率在不同光纤间的分配或组合的光器件。利用不同光纤面紧邻光纤芯区中导波能量的相互交换作用构成。按所采用的光纤类型可分为多模光纤、单模光纤和保偏光纤耦合器等。

光纤耦合器(Coupler)又称分歧器(Splitter)、连接器、适配器、法兰盘，是用于实现光信号分路/合路，或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到。光纤耦合器可分标准耦合器(属于波导式，双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率)、直连式耦合器(连接2条相同或不同类型光纤接口的光纤，以延长光纤链路)、星状/树状耦合器、以及波长多工器(WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM)，制作方式则有烧结(Fuse)、微光学式(Micro Optics)、光波导式(Wave Guide)三种，而以烧结式方法生产占多数(约有90%)。

烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是光纤熔接机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15%左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDM 模块及光主动元件高，因此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30%。

光纤耦合器的发展历程

其发展主要经历了三个阶段：萌芽阶段、早期阶段、发展阶段。

光纤耦合器萌芽阶段

1、物质基础——低损耗光纤问世

1970年，美国的Comning(康宁)公司率先成功拉制出损耗为20dB/km的低损耗光纤。这一光学领域的重大技术突破，为光纤的进一步研发提供了先进的技术手段。同时，也为光纤耦合器的问世以及广泛应用奠定了雄厚的物质基础。

2、理论依据——耦合模方程推导

1972年，澳大利亚的Snyder成功推导出扰动均匀光纤系统中的耦合模方程及耦合系数表达式，理论上分析了分别位于多边形各顶点以及多边形中心的光纤系列耦合功率转换情况。同年，美国的Wijngaard给出了两根相同或相异的平行圆波导间的模场分布。

1973年，Snyder和McIntyre原有基础上进一步研究了光纤各个模式间的功率转换。Snyder和Wijngaard出色的理论工作，为光纤耦合器的设计及光纤耦合器功率转换分析提供了可靠的理论依据。

光纤耦合器早期阶段

1、光纤耦合器雏形——光纤连接器

1971年，Bisbee率先采用熔接的方法实现了多模光纤之间的焊接。翌年，Dyott等人采用类似的熔接技术实现了单模光纤之间的焊接，所进行的拉锥试验也获得了一定进展。

Bisbee和Dyott等人采用熔融方法所设计的光纤耦合器，可实现两根光纤之间的单路耦合和定向传输，这种熔融方法为光纤耦合器的研制指明了方向。

2、光纤系统集成化基元——星型耦合器

1974年，Hudson和Thiel提出了星型耦合器的思想，并设计出第一个星型光纤耦合器。与传统的T形耦合器相比，这种多端口的光纤星型耦合器具有损耗更低、方向性更好、稳定性更高、各端口等效等诸多优点。星型耦合器的出现为光纤通信系统和光纤传感系统向着集成化、小型化发展提供了技术保障。

3、光纤定向耦合器问世——光纤定向耦合器出现

1975年，Kuwahara等人将两根多模光纤缠绕并在耦合区填充折射率匹配液，构成世界上第一个光纤定向耦合器。实验测得该光纤耦合器的耦合功率为50dB，方向性为21dB。光纤定向耦合器的问世，标志着光纤耦合器时代的到来，使得光纤通信和光纤传感系统的全光纤化成为可能。

4、光纤耦合器新思路——腐蚀锥形光纤耦合器

1976年，Yamamoto等人率先采用化学腐蚀技术，制成锥形结构的光纤耦合器，其耦合效率可达90%以上。这种方法为设计光纤耦合器提供了一种新思路，为光纤耦合器的多元化开辟了新途径。

5、光纤耦合器技术突破——熔融光纤定向耦合器

1976年，Barnoski和Friedrich采用聚焦的CO2激光作为局部热源，加热熔融两根Comning公司生产的多模光纤，首次制成光纤定向耦合器;通过调整光纤纤芯间距和相互作用长度，可以实现对耦合比的控制。将加热熔融方法应用于光纤定向耦合器的制作，在技术上是一项重大的突破，为光纤定向耦合器的大规模生产奠定了技术基础。

6、光纤耦合器手工化——抛磨型光纤耦合器

1976年，McMahon和Gravel采用机械抛磨方法移除多模光纤的部分包层，制成分布式T形耦合器。

同年，Hsu和Milton采用类似的机械抛磨方法移除单模光纤的部分包层，制成抛磨型单模光纤耦合器。McMahon和Hsu等人提出的机械抛磨方法，为光纤耦合器的研制开辟了另一条途径。

光纤耦合器发展阶段

随着熔融拉锥、机械抛磨、化学腐蚀等技术的出现，光纤耦合器开始迅猛发展并进入高速发展阶段，各种结构丰富、功能优良的光纤耦合器如同雨后春笋一般蓬勃发展。光纤耦合器逐步从实验室走向工业生产领域，其生产工艺日趋成熟并得到了广泛应用。

1、熔融与拉锥结合——熔锥形光纤耦合器

1977年，Kawasaki和Hill将熔融技术和拉锥技术结合，首次制成了熔融双锥形耦合器。这种熔融拉锥技术将耦合器的附加损耗降低了一个数量级，实验测量的附加损耗为0.1～0.2dB。熔融技术与拉锥技术的结合是光纤耦合器生产史上的一次重大飞跃，开启了光纤耦合器发展的新纪元，为光纤耦合器的规模化生产从技术上提供了有力保证。

2、抛磨法的成熟——抛磨型多模光纤耦合器

1978，Tsujimoto等人先将两根多模光纤分别嵌入两板中进行抛磨，再将经打磨后的两根光纤拼接在一起，首次制成3dB抛磨型多模耦合器，其附加损耗小于0.3dB。这种耦合器设计方法迅速被人们广泛采用，并将光纤耦合器的发展推向一个新阶段。

3、封装腐蚀法——可调谐单模光纤耦合器

1979年，Sheem和Giallorenzi将两根光纤缠绕在一起放入盛有腐蚀液(HF：NH4F=1：4)的四端口容器中腐蚀，首次制成耦合效率在0～2dB之间、手动可调谐的单模光纤定向耦合器。虽然此前光纤耦合器腐蚀技术已经出现，但他们设计的光纤耦合器属于全功率转换型，这是首次将腐蚀技术应用于功率分配型耦合器的成功设计。该耦合器通过旋转瓶帽控制两根光纤的缠绕次数和光纤间的张力，可实现耦合比从0到2dB之间的手动调谐。封装腐蚀法的提出为可调谐型耦合器的设计提供了新的实现途径。

4、光纤耦合器多芯化——双芯光纤耦合器

1980年，Schiffner等人首次成功拉制出双芯光纤。拉制前预先在双芯之间填充一排空气孔，使两根光纤的两端分开，可制成双芯光纤耦合器，并通过弯曲光纤调谐其耦合比。双芯光纤的出现有效地拓展了光纤传送容量，而双芯光纤耦合器的出现进一步促进了光纤耦合器多元化发展的进程。

5、化学汽相沉积法与熔锥法结合一一保偏型熔锥光纤耦合器

1982年，Kawachi等人采用单模单偏振熊猫型光纤，首次制成偏振保持型熔锥光纤耦合器。为使熔融过程中光纤扭曲变形最小化以保持偏振对称性，他们采用化学沉积法首先在熊猫光纤外围沉积一层SiO2-B2O3层，然后进行拉锥。这种光纤耦合器能够保持很高的偏振特性，它的出现有力地推动了相干通信系统和相干传感系统的发展。并且，保偏光纤耦合器也是构成高精度、高性能光纤陀螺和水声器的基础元件之一。

6、光栅和光纤耦合器结合——光纤光栅耦合器

1985年，Russell和Ulrich首次将光栅放置于经侧面打磨的光纤纤芯消逝场附近，制成光纤光栅耦合器。这种耦合器可用于制作光谱仪、滤波器、光开关等光纤通讯器件，在波分复用领域具有得天独厚的优势。

7、周期性微弯法——光纤模式耦合器

1986年，Blake等人首次采用周期性微弯方法，制成了LP01模到LP11模之间的模式耦合器。这种耦合器可用于制作频移器、幅度调制器等光纤器件。周期性微弯法的采用，极大地丰富了光纤干涉和光纤传感的研究内容，也拓宽了光纤器件的应用范围。

8、多芯与单芯光纤耦合——混合型光纤耦合器

1993年，Himeno等人率先提出多芯与单芯耦合制作光纤耦合器的思想，并用可熔融连接器将双芯光纤和两根单芯光纤连接，经锥化制成了混合型光纤耦合器。这种新型制作技术可于制作星型光纤耦合器，并对其发展具有重要意义。

9、特种光纤耦合器制作——塑料光纤活性耦合器

1998年，Zubia等人首次制成带有液晶中间层的塑料光纤活性耦合器。这种活性耦合器兼有耦合器和光开关的特性，在光纤传感领域有着广泛的应用。

10、长周期光纤光栅间的耦合一一长周期光纤光栅耦合器

2000年，Chiang等人分析了两根平行的长周期光纤光栅之间的耦合机制，制成了长周期光纤光栅耦合器。这种基于长周期光纤光栅的耦合器可于制作合/分路器，在波分复用系统中有着广阔的应用前景。

11、非常规光纤耦合器——太赫兹光纤耦合器

2007年，Chen等人率先制成太赫兹单模光纤耦合器。由于反对称模截止，这种太赫兹光纤耦合器的耦合比不依赖于耦合区长度。在太赫兹光纤通信系统、3dB功率分配器、太赫兹光纤内窥镜等领域，这种新型耦合器具有广阔的应用前景。

2、什么是耦合器

耦合器是一个统称，工业领域用作动力装置的连接和转换，作用是改善起速和调速性能；计算机中作为适配器进行数据及信息的交换和处理，通常为硬件。其实也可以从字面来进行理解，耦合么--也不用想那么复杂

一、耦合器是什么?

耦合器是一种用于将电路中的信号进行耦合或解耦的器件。在电路中，耦合器通常用于将信号从一个电路传输到另一个电路，或者从一个电路中提取信号。耦合器通常分为有源耦合器和无源耦合器两种类型。其中，有源耦合器需要外部电源供电，可以增益信号;而无源耦合器不需要外部电源供电，通常用于将两个电路进行耦合或解耦。根据耦合方式的不同，耦合器又可以分为直接耦合器、变压器耦合器、电容耦合器、电感耦合器、微带耦合器等多种类型。

二、耦合器都有什么类型?

根据耦合方式的不同，耦合器可以分为以下几种类型：

直接耦合器：直接耦合器是一种将两个电路直接连接在一起的耦合器。直接耦合器通常用于低频电路中，具有简单、易制作、低成本等优点。

变压器耦合器：变压器耦合器是一种将两个电路通过变压器进行耦合的器件。变压器耦合器通常用于中高频电路中，具有隔离度高、传输效率高等优点。

电容耦合器：电容耦合器是一种将两个电路通过电容进行耦合的器件。电容耦合器通常用于中低频电路中，具有隔离度较低、传输效率较低等缺点，但可以提供直流隔离的功能。

电感耦合器：电感耦合器是一种将两个电路通过电感进行耦合的器件。电感耦合器通常用于高频电路中，具有隔离度高、传输效率高等优点。

微带耦合器：微带耦合器是一种将两个电路通过微带线进行耦合的器件。微带耦合器通常用于高频电路中，具有隔离度高、传输效率高、尺寸小、重量轻等优点。

混合耦合器：混合耦合器是一种将输入信号进行混合的器件，通常用于频率转换、幅度调制等应用中。混合耦合器通常采用矩阵方式进行设计，可以实现多种复杂的信号处理功能。

不同类型的耦合器适用于不同的电路应用场合，需要根据具体的应用需求进行选择。

三、耦合器有什么作用?

您是否曾经遇到过这样的问题：在电路中传输信号时，不同电路之间的信号相互干扰，导致信号质量下降，甚至无法传输?这时，耦合器就可以帮助我们解决这个问题。耦合器是一种用于将电路中的信号进行耦合或解耦的器件，可以将信号从一个电路传输到另一个电路，或者从一个电路中提取信号，同时避免不同端口之间的信号相互干扰。

在电子通信、雷达、卫星通信等领域，耦合器是非常重要的器件。例如，通信系统中需要将信号从发射端传输到接收端，同时避免信号干扰;雷达系统中需要从发射端提取信号并进行处理，同时避免发射端和接收端之间的信号干扰。这时，耦合器就可以起到关键作用，保证系统的信号质量和性能。

不同类型的耦合器适用于不同的电路应用场合。例如，直接耦合器适用于低频电路中;变压器耦合器适用于中高频电路中;电容耦合器适用于中低频电路中;电感耦合器和微带耦合器适用于高频电路中;混合耦合器适用于频率转换、幅度调制等应用中。

总结

为了满足不同应用场合的需求，耦合器具有多种性能指标，例如工作频率范围、端口隔离度、插入损耗、平衡度、尺寸和重量等。例如，Mini-Circuits公司的ZAPD-21+混合耦合器具有覆盖0.5GHz至18GHz的频率范围、高达30dB的隔离度、0.5dB的插入损耗和0.5dB的平衡度，同时尺寸小、重量轻、成本适中，可以满足通信和雷达系统的要求。

3、保偏光纤熔融拉锥机是什么做什么用的保偏光纤耦合器和光无源器件是做什么用的

保偏光纤熔融拉锥机就是制作保偏光纤材质的耦合器，就是将两根或者多根光纤熔拉，在特定一些条件下，形成波导，做成1x2或者1xN 等coupler(光耦合器)，保偏光纤耦合器就是属于光无源器件，

个人了解,保偏光纤耦合器一般是用于偏振光耦合或者分光等作用。相对普通光耦合器，它具有保持各自的偏振态不变，一般应用关键(精密)光学器件。

在光纤传输系统中，有时需要把多根光纤传来的光信息耦合进一根光纤，有时又需要将一根光纤中的信号分到多根光纤中，并对各路分配比例有明确的要求，这就需要采用光纤耦合器这类光无源器件。而在采用相干光调制解调技术的高级光纤通信系统和干涉型光纤传感器等应用场合，需要采用能够保持偏振态稳定，附加损耗低且偏振串扰小的保偏光纤耦合器。

目前的保偏光纤耦合器主要有1x2, 1x4, 2x2等规格。其中1x2和1x4保偏熔融光纤耦合器可让单光纤输入分成两个或四个输出，而2x2保偏熔融光纤耦合器混合两个输入光(A和B)，输出光是一个混合信号(包含信号A和信号B，两者的比例取决于耦合比)。这些耦合器中的熊猫型保偏光纤对沿慢轴入射的光提供高消光比。态路通信的保偏光纤耦合器有多种中心波长可选。下图为参考耦合器光路图。

熔融拉锥型保偏光纤耦合器制作工艺

熔融拉锥型保偏光纤耦合器是将两根或多根光纤进行局部加热熔融，并且同时进行拉伸，使得熔融部分变细。由于这时光纤纤芯变得很细，所以纤芯中的光会扩散到包层中。因此，光纤中传输的光信号在光纤之间发生耦合。

熔融拉锥型光纤耦合器具有温度特性好、体积较小、工艺简单、生产成本较低等特点。

耦合器性能指标

注：保偏光纤耦合器的插入损耗随着分光比的不同而有变化。

耦合器封装

保偏光纤耦合器的封装过程也是其制作的一个重要环节。熔融拉锥后的耦合器，耦合区非常细且完全暴露在外面，封装可以保护光纤耦合器，使其性能更加稳定。

态路通信选用直径3.0mm，长度54mm的不锈钢钢管作为耦合器的封装，可以最大限度发挥耦合器体积小的优势，且其具有耐高温性和抗腐蚀性。

关于

采用最为严苛的工艺精心制作每一条保偏光纤耦合器，确保高回波损耗以及高消光比。采用严格可靠的实验，使所有的保偏光纤耦合器能够满足业界最高的质量标准，产品系列丰富，能够满足各种应用需求。

4、光纤是什么

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。

在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。

通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。光缆分为：光纤，缓冲层及披覆。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。

在多模光纤中，芯的直径是50μm和62.5μm两种， 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 以使光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层

1.光是一种电磁波

可见光部分波长范围是：390~760nm(纳米)。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850nm，1310nm，1550nm三种。

2.光的折射，反射和全反射。

因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

1.光纤结构：

光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。

光纤2.数值孔径：

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同（AT&T CORNING）。

3.光纤的种类：

光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。但对于有线电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。

（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。

（2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。

（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。

（4）原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。

（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。

石英光纤

石英光纤（Silica Fiber）是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛应用于有线电视和通信系统。

石英玻璃光导纤维的优点是损耗低,当光波长为1.0～1.7μm（约1.4μm附近），损耗只有1dB/km，在1.55μm处最低，只有0.2dB/km。

掺氟光纤

掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为1.3μm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化锗（GeO2），包层是用SiO2作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。

石英光纤与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和图像传导等领域。

红外光纤

作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2μm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。

复合光纤

复合光纤（Compound Fiber）是在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O3）、氧化钾（K2O）等氧化物制作成多组分玻璃光纤，特点是多组分玻璃比石英玻璃的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。

氟氯化物光纤

氟化物光纤氯化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又简称 ZBLAN（即将氟化诰（ZrF2）、氟化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝（AlF3）、氟化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2～10μm波长的光传输业务。由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3μm波长时可达10-2～10－3dB/km，而石英光纤在1.55μm时却在0.15-0.16dB/Km之间。目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7μm的温敏器和热图像传输，尚未广泛实用。最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3μm的掺镨光纤放大器（PDFA）。

塑包光纤

塑包光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有纤芯租、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。

塑料光纤

这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000μm，比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。

单模光纤

单模光纤这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。由于，光纤的纤芯很细（约10μm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参数<2.4时，理论上，只能形成单模传输。另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤（DePr-essed Clad Fiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外倒包层的折射率还低。

多模光纤

多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUlti ModeFiber）。纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。

色散位移光纤

单模光纤的工作波长在1.3Pm时，模场直径约9Pm，其传输损耗约0.3dB/km。此时，零色散波长恰好在1.3pm处。石英光纤中，从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小（约0.2dB/km）。由于现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也能实现零色散，就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，就可使原在1.3Pm段的零色散，移位到1.55pm段也构成零色散。因此，被命名为色散位移光纤（DSF：DispersionShifted Fiber）。加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。

十一 色散平坦光纤

色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色散平坦光纤（DFF：Dispersion Flattened Fiber）却是将从1.3Pm到1.55pm的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到1.3pm～1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。

十二 色散补偿光纤

对于采用单模光纤的干线系统，由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构成的。可是，现在损耗最小的1.55pm，由于EDFA的实用化，如果能在1.3pm零色散的光纤上也能令1.55pm波长工作，将是非常有益的。因为，在1.3Pm零色散的光纤中，1.55Pm波段的色散约有16ps/km/nm之多。如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersion Compe-nsation Fiber）。DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。DCF也是WDM光线路的重要组成部分。

十三 偏振保持光纤

在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。通常，由于光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不干涉，但实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，称之偏振模式色散（PMD）。对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大，但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：

①相干通信中采用外差检波，要求光波偏振更稳定时；

②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时；

③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时；

④制作利用光干涉的光纤敏感器等，

凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏振保持光纤（PMF：Polarization Maintaining fiber），或称其为固定偏振光纤。

十四 双折射光纤

双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光纤。折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤（Polarization－maintai-ning AND Absorption－ reducing fiber）。它是在纤芯的横向两则，设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定的效果。

十五 抗恶环境光纤

通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～+60℃之间，设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能在遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤（Hard Condition Resistant Fiber）。一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆镍（Ni）和铝（Al）等金属的。这种光纤则称为耐热光纤（Heat Resistant Fiber）。另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：Colour Center），尤在0.4～0.7pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（Radiation Resistant Fiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。

十六 密封涂层光纤

为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水和氢的扩散所制造的光纤（HCFHermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种 碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然，它在防止水分侵入，延缓机械强度的疲劳进程中，其疲劳系数（Fatigue Parameter）可达200以上。所以，HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。

十七 碳涂层光纤

在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：Carbon CoatedFiber）。其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。

十八 金属涂层光纤

金属涂层光纤（Metal Coated Fiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、Al等金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。 早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。近期，由于在玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。

十九 掺稀土光纤

在光纤的纤芯中，掺杂如何（Er）、钦（Nd）、谱（Pr）等稀土族元素的光纤。1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首先发现掺杂稀土元素的光纤（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振荡和光放大的现象。于是，从此揭开了惨饵等光放大的面纱，现在已经实用的1.55pmEDFA就是利用掺饵的单模光纤，利用1.47pm的激光进行激励，得到1.55pm光信号放大的。另外，掺错的氟化物光纤放大器（PDFA）正在开发中。

二十 喇曼光纤

喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f之外的f±fR， f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时，光的振动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。反之，从物质得到能量，而振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR，反映了能级，可显示物质中固有的数值。 利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：Raman Fiber）。为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。 当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外，感应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。

二十一 偏心光纤

标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。 偏心光纤（Excentric Core Fiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出包层传播（称此为渐消彼，Evanescent Wave）。利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。 偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。

二十二 发光光纤

采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。 发光光纤（Luminescent Fiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光光纤（Scintillation Fiber）。 发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。

二十三 多芯光纤

通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤（Multi Core Fiber）却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近程度，可有两种功能。 其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。 其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。

二十四 空心光纤

将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤（Hollow Fiber）。 空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气中传播，具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。例如可以作到波长10.6pm损耗达几dB/m的。

二十五 高分子光导纤维

按材质分,有无机光导纤维和高分子光导纤维，目前在工业上大量应用的是前者。无机光导纤维材料又分为单组分和多组分两类。单组分即石英，主要原料为四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其纯度要求铜、铁、钴、镍、锰、铬、钒等过渡金属离子杂质含量低于10ppb。除此之外,OH-离子要求低于10ppb。石英纤维已被广泛使用。多组分的原料较多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸钠、氧化铊等。这种材料尚未普及。高分子光导纤维是以透明聚合物制得的光导纤维，由纤维芯材和包皮鞘材组成。芯材为高纯度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽丝制得的纤维，外层为含氟聚合物或有机硅聚合物等。

高分子光导纤维的光损耗较高，1982年，日本电信电报公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽丝作芯材,光损耗率降低到20dB/km。但高分子光导纤维的特点是能制大尺寸，大数值孔径的光导纤维，光源耦合效率高，挠曲性好，微弯曲不影响导光能力，配列、粘接容易，便于使用，成本低廉。但光损耗大，只能短距离应用。光损耗在10～100dB/km的光导纤维，可传输几百米。

二十六 保偏光纤

保偏光纤：保偏光纤传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信躁比，以实现对物理量的高精度测量。保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统。由于光纤陀螺及光纤水听器等可用于军用惯导和声呐，属于高新科技产品，而保偏光纤又是其核心部件，因而保偏光纤一直被西方发达国家列入对我禁运的清单。保偏光纤在拉制过程中，由于光纤内部产生的结构缺陷会造成保偏性能的下降，即当线偏振光沿光纤的一个特征轴传输时，部分光信号会耦合进入另一个与之垂直的特征轴，最终造成出射偏振光信号偏振消光比的下降. 这种缺陷就是影响光纤内的双折射效应. 保偏光纤中，双折射效应越强，波长越短，保持传输光偏振态越好。

5、保偏产品系列丨5款保偏光纤产品简介

保偏光纤应用日益扩大，特别是在干涉型传感器等测量方面，利用保偏光纤的光无源器件起着非常重要的作用，种类也很多。

本文来介绍5款保偏光纤系列产品以及它们的性能，欢迎收藏转发哦！

保偏光纤跳线-TLPMPC

保偏光纤跳线通常采用熊猫型保偏光纤，可选择FC/PC或FC/APC光纤连接器。

可采用250um裸光纤、0.9mm松套管或3.0mm护套。

态路通信提供的保偏光纤特点是插入损耗低、消光比高、回波损耗高。慢轴或快轴可根据要求对准连接器定位键。

保偏光纤耦合器——TLPMC

保偏光纤耦合器是实现线偏振光耦合、分光以及复用的关键器件。

保偏光纤耦合器可以稳定地传输两个正交的线偏振光，并能保持各自的偏振态不变，从而成为各种军用干涉型传感器、相干光通信、光纤陀螺以及光纤水听器、光纤激光器、光纤放大器等所需的关键光学器件。

态路通信可以提供多种熔融拉锥保偏耦合器，主要有结构为1x2、2x2，波长为1310nm、1550nm以及1064nm的保偏耦合器。

态路通信提供的保偏耦合器具有低插入损耗，高消光比、高回波损耗等特性。耦合比，消光比等参数可以根据您的需求进行定制。

保偏光纤可调衰减器——TLPMVOA

保偏光纤可调衰减器是一种用于控制光信号通过的衰减的光学器件，通过调节可以精确地实现所需的衰减。

它可以用来精确地平衡光纤电路中的信号强度，或者在评估测量系统的动态范围时，可以用来平衡光信号。

保偏光纤环形器——TLPMCIR

光纤环行器是一种多端口非互易光学器件，光只能沿一个方向传播。

信号若从端口1输入，则从端口2输出；而信号从端口2输入，则将从端口3输出，其输出损耗都很小。

光从端口2输入时，从端口1输出损耗很大，同样光从端口3输入时，从端口1，2中输出损耗也很大。

态路通信可以提供3端口、4端口，不同波长的保偏光纤环行器，可应用于光纤激光器、分插复用器、双向泵浦系统、色散补偿装置、光纤传感、科学科研等领域。

保偏光纤隔离器——TLPMI

保偏光纤隔离器是采用保偏光纤制作的光隔离器，它是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。

对于正向入射的信号光，通过起偏器后成为线偏振光，法拉弟旋磁介质与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45度，使其通过与起偏器成45度放置的检偏器时损耗较低；对于反向光，出检偏器的线偏振光经过放置介质时，偏转方向也右旋转45度，因此反向光的偏振方向与起偏器方向正交，完全阻断了反射光的传输。

光隔离器常用于光纤通信系统和精密光学测量系统中。态路通信可提供1030nm、1064nm，1310nm ，1550nm波段的保偏光纤隔离器，具有低插入损耗，高隔离度，高回波损耗以及高消光比等特性。