什么是光纤耦合器（Fiber Optic Couplers）？

什么是光纤耦合器

光纤耦合器是一种允许重新分配光信号的光学元件。光纤耦合器是可以将一根光纤的光信号分配到两根或更多的光纤中，或将两根或更多的光纤的光信号合并到一根光纤中。该设备允许光波通过多条路径传输。它涵盖了一系列的光纤设备，如光分路器、光合路器和光耦合器。合路器结合两个信号并提供一个输出。而分光器在利用一个光信号的同时提供两个输出。通常情况下，光信号在光耦合器中比在连接器或熔接器中衰减得更多，因为输入信号不是直接从一根光纤传输到另一根，而是在输出端口之间划分。有源光纤耦合器需要一个外部电源，而无源光纤耦合器的运行则不需要电源。

使用光纤耦合器有许多好处。它们具有低过剩损耗、高稳定性、双工作窗口、高可靠性和低偏振相关损耗。它们还具有高指向性和低插入损耗。

光纤耦合器类型。如果我们按形状来看光耦合器，有Y型耦合器、T型耦合器、X型耦合器、星型耦合器和树型耦合器，它们根据功率来分割光信号，如下所述。

Y型耦合器

Y型耦合器也被称为分接耦合器。这种类型的耦合器只是将信号分成两个输出。两个输出之间的功率分配比例可以精确控制，如10/90%、20/80%、30/70%、40/60%或50/50%。

T型耦合器

T型耦合器的功能与Y型耦合器相同。T型耦合器可用于连接网络中的多个终端，如上图所示。两个输出之间的分割率应该是10/90%或20/80%，以便为链路中的下一个终端留下足够的功率。

X 耦合器

X型耦合器在一个封装中实现了分光器和合波器的功能。X型耦合器将来自两根输入光纤的光功率在两根输出光纤之间进行合并和分配。X耦合器的另一个名称是2 x 2耦合器。

星形耦合器

星形耦合器由多个输入和输出组成。输入和输出端口的数量可以是相同的，也可以是倍数，如2×2、4×4等，如上图所示。使用星形耦合器，输入功率在输出光纤之间均匀分布。

非定向星形耦合器

这种类型的星形耦合器是无方向性的，即它从所有光纤中获取输入，然后在所有光纤中分配它们，包括输入和输出，如上图所示。在非定向耦合器中，进入任何一个端口的光都会从所有的端口出现，包括输入端口。非定向耦合器是通过使用镜子将输入光反射到所有的输出端口。

使用3或4个以上终端的星形耦合器网络可以以较低的损耗进行耦合。这是因为星形耦合器只需要一个输入连接器，只承受一个多余的损耗。终端的数量越多，损失的好处就越明显。

树形耦合器

如上图所示的树状耦合器也被称为1xN耦合器，因为它们接受一个或两个输入并将其分成多个输出。这些耦合器将输入功率均匀地分配到输出光纤上。常见的配置包括1×4、1×8、1×16、1×32和2×4、2×8、2×16、2×32端口比例。树状耦合器用于分割和混合社区天线电视（CATV）、局域网（LAN）和其他各种光通信系统中的光信号。

波分复用（WDM）耦合器

波分复用耦合器根据其波长分离光信号。它们将传入的功率分成两个不同的波长输出，如1310/1550nm和980/1550nm耦合器。

波分复用耦合器用于分离通过同一光纤传输的不同目的的波长，如分离泵送光放大器的光和放大的信号。它们应该阻止波长进入错误的输出端口。

耦合器的制作方法在光纤耦合器通信中非常重要，下面将讨论一些制作方法。

双锥锥体耦合器（或熔融耦合器）

如果两根或多根光纤的包层被部分移除，并将光纤在一定长度上紧贴，施加张力，并如上图所示加热结点，就可以制造出一个熔融耦合器。然后，一些光将从一根光纤耦合到其他光纤。耦合的部分可以通过剩余包层的厚度和纤维接近的区域的长度来控制。

熔融光纤耦合器的操作取决于光纤是多模还是单模。在多模耦合器中，高阶模式会泄漏到另一根光纤的包层和纤芯中；耦合的程度取决于耦合区的长度。然而，在单模光纤中，光在两个纤芯之间以共振互动的方式传输，这种互动随长度而变化。如果所有的光都进入一根光纤，它就会逐渐完全转移到另一根光纤上，然后随着它走得更远而转移回来，来回循环地转移。循环发生的距离取决于耦合器的设计和波长。因此，单模波分复用耦合器可以用这种方式制作。

模式混合杆

模式混合棒是一根直径为几毫米的玻璃棒，有足够的长度使来自所有输入位置的光能够充分扩展，以均匀地照亮棒的末端。除了这种透射式配置外，还可以将棒子切成两半，应用一个镜面反射面，并将输出光纤移到设备的输入端，以构成一个反射式系统。

平面波导耦合器

平面波导可以是一个沉积在平坦的基材顶部的条带。空气和基片结合起来，起到了光纤中包层的作用。一种简单的波导耦合器是一个Y型结构，如上图所示，将输入波导分成两个输出。如果输出波导被分割成相等的角度，光线就会在它们之间平均分配。

光纤耦合器的应用

光纤耦合器可用于局域网（LAN）的应用、星形结构或总线结构。在星形网络拓扑结构中，各站从一个中央集线器分支出来，很像车轮上的条形，如下图所示。由星形耦合器连接的每个网络设备可以相互通信。星形耦合器使工作站的数量很容易扩展，例如，从4×4到8×8，系统容量增加一倍。

另一方面，如上图所示，总线结构利用T型耦合器将一系列站点连接到一条主干线上。在典型的总线网络拓扑结构中，每个节点的T型耦合器从总线上分出部分电力，并将其输送到所连接的设备。

树状耦合器用于无源光网络（PON）架构中。第一个树状耦合器直接连接到中央办公室的光线路终端（OLT）端口，然后每个输出光纤被路由到其他站点的树状耦合器，如外部机柜或终端盒。其他放大或补偿模块被连接到所需的模块，以确保传输。