Optisen eristimen perusperiaate Polarisaatioherkkä kuitueristin (Polarization Insensitive Fiber Isolator) voidaan jakaa polarisaatiosta riippumattomaan (Polarization Insensitive) ja polarisaatioon riippuvaan (Polarization Sensitive) polarisaatio-ominaisuuksien mukaan. Koska polarisaatiosta riippuvan optisen kuidun eristimen läpi kulkeva optinen teho riippuu tulovalon polarisaatiotilasta, on välttämätöntä käyttää polarisaatiota ylläpitävää kuitua punoksena. Tätä valokuitueristintä käytetään pääasiassa yhtenäisissä optisissa viestintäjärjestelmissä. Tällä hetkellä eniten käytetty optinen kuitueristin on edelleen polarisaatiosta riippumaton, ja analysoimme vain tämän tyyppistä optisen kuidun eristintä
1 Polarisaatiosta riippumattoman kuiduneristimen tyypillinen rakenne Suhteellisen yksinkertainen rakenne on esitetty kuvassa 1. Tässä rakenteessa käytetään vain neljää pääelementtiä: magneettirengas (magneettiputki), Faraday-rotaattori (Faraday-rotaattori), kaksi LiNbO3-kiilakappaletta (LN-kiila), ja pari kuitukollimaattoria (Fiber Collimator), voit tehdä linjassa olevan optisen kuidun eristimen. 2 Perustoimintaperiaate Seuraava on yksityiskohtainen analyysi optisen signaalin eteenpäin ja taaksepäin tapahtuvan lähetyksen kahdesta ehdosta valokuituerottimessa.
2.1 Eteenpäin siirtyminen Kuten kuvassa 2 on esitetty, kollimaattorista lähtevä yhdensuuntainen valonsäde siirtyy ensimmäiseen kiilalevyyn P1, valonsäde on jaettu o-valoon ja e-valoon, joiden polarisointisuunnat ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden etenemissuunta on yksi kulma. Kun ne kulkevat 45 ° Faraday-rotaattorin läpi, säteilevän o-valon ja e-valon polarisaatiotasot pyörivät samassa suunnassa 45 °, koska toisen LN-kiilalevyn P2 kideakseli on tarkalleen suhteessa ensimmäiseen. Kulma on 45 °, joten o-valo ja e-valo taittuvat yhdessä kahden rinnakkaisen valonsäteen yhdistämiseksi pienellä etäisyydellä ja kytketään sitten kuituytimeen toisella kollimaattorilla. Tässä tapauksessa vain pieni osa optisesta tulotehosta menetetään. Tätä menetystä kutsutaan eristimen insertiohäviöksi. (GG quot; +" kuvassa osoittaa e valonsuunnan)
2 Paluulähetys Kuten kuvassa 3 on esitetty, kun rinnakkaisvalonsäde lähetetään vastakkaiseen suuntaan, se kulkee ensin P2-kiteen läpi ja jaetaan o-valoksi ja e-valoksi, joiden polarisaatiosuunta ja P1: n kideakseli ovat 45 ° kulmassa. Faraday-ilmiön vastavuoroisuuden vuoksi polarisaatiosuunnan kiertämisen jälkeen Faraday-rotaattorin läpi o-valo ja e-valo kiertyvät edelleen samassa suunnassa (kuvassa vastapäivään) 45 °, jolloin alkuperäinen o-valo ja e-valo saapuu. Toisesta kiilasta (P1) tulee e-valo ja o-valo. Taitekerroinerosta johtuen kahta valonsädettä ei voida enää yhdistää yhdensuuntaiseksi säteeksi P1: ssä, mutta ne taittuvat eri suuntiin. E-valo ja o-valo erotetaan toisistaan suuremmalla kulmalla, vaikka ne olisivat kuluneet itsetarkennettavan linssin läpi. Kytkentä ei pääse kuidun ytimeen, jolloin saavutetaan käänteisen eristämisen tarkoitus. Siirtohäviötä tällä hetkellä kutsutaan eristämiseksi.
3 Tekniset parametrit Optisten kuitueristimien tärkeimmät tekniset indikaattorit ovat lisäyshäviö, eristys, paluuhäviö, polarisaatiosta riippuvainen menetys, polarisaatiotilan hajonta (polarisaatio). Mode Dispersion) jne. Selitetään yksitellen alla.
3.1 Lisäyshäviö (lisäyshäviö) Polarisaatiosta riippumattomassa kuituisolaattorissa lisäyshäviö sisältää lähinnä kuitukollimaattorin, Faraday-rotaattorin ja kaksisuuntaisen kiteen menetyksiä. Yksityiskohtainen analyysi kuitukollimaattorin aiheuttamasta lisäyshäviöstä, katso" Kollimaattorin periaatteet. Eristinydin koostuu pääasiassa Faradayn rotaattorista ja kahdesta LN-kiilakappaleesta. Mitä korkeampi Faraday-rotaattorin sammumissuhde on, sitä pienempi heijastavuus ja mitä pienempi absorptiokerroin, sitä pienempi lisäyshäviö. Yleensä Faraday-rotaattorin menetys on noin 0,02-0,06dB. (Kuva 2) -kohdasta voidaan nähdä, että sen jälkeen kun rinnakkaisen valonsäteen kulkeutuu eristimen sydämen läpi, se jaetaan kahteen yhdensuuntaiseen o- ja e-säteeseen. Kaksimurtuvien kiteiden luontaisista ominaisuuksista johtuen no1ne, o-valo ja e-valo eivät voi täysin lähentyä toisiinsa aiheuttaen lisähäviöitä.
3.2 Käänteinen eristys (eristäminen) Käänteinen eristäminen on yksi erottimen tärkeimmistä indikaattoreista, joka kuvaa eristimen vaimennuskykyä peruutusvaloon. Eristimen eristämiseen vaikuttavia tekijöitä on monia, ja erityinen keskustelu on seuraava.
(1) Eristyksen välinen suhde polarisaattorin ja Faraday-rotaattorin välillä eristimen eristäminen. Todellisessa prosessissa R: n on oltava alle 0,25% sen varmistamiseksi, että Iso on yli 40 dB.
(3) Eristyksen, polarisaattorin kiilakulman ja etäisyyden välinen suhde. Kaksitaajuinen kide on optinen eristin, joka sisältää yttriumvanadaattia (YVO4). Kun kiilakulma on alle 2 °, eristys kasvaa nopeasti kulman kasvaessa. Kun kiilakulma on yli 2 °, muutos on paljon pienempi ja on suunnilleen vakaa noin 43,8 dB: ssä. Eri materiaaleista valmistettujen optisten eristimien eristys vaihtelee kiilakulman mukaan. Optinen eristys vaihtelee vähän etäisyyden kasvaessa, koska eristys riippuu lähinnä peruutusvalon ja optisen akselin välisestä kulmasta.
(4) Eristyksen ja kideakselin suhteellisen kulman välinen suhde Kahden polarisaattorin ja rotaattorin kideakselin suhteellisella kulmalla on suurin vaikutus eristykseen. Kun kulmaero on suurempi kuin 0,3 astetta, eristys ei voi olla suurempi kuin 40 dB. On olemassa monia muita tekijöitä, pääasiassa kahden polarisaattorin, kiteen paksuuden jne. Ekstinktiosuhde. Jotta eristys olisi suurempi kuin 40 dB, täytyy myös: R1 ja R2 olla yhtä suuret, alle 0,25%; Säteenjakajan kristalliakselikiinnike Kulmavirhe on alle 0, 57 ° jne. Lisäksi, koska Faraday-efektissä θ=VBL, V ei ole vain aallonpituuden, vaan myös lämpötilan funktio, joten Faradayn kiertokulma muuttuu myös lämpötilan mukana, mikä on myös yksi tekijöistä.
3.3 Paluuhäviö Optisen erottimen paluuhäviö RL viittaa isolaattoriin eteenpäin suuntautuvan optisen tehon ja erotimen tuloporttiin palaavan optisen tehon suhdetta tuloreittiä pitkin. Tämä on tärkeä indikaattori, koska tuotto on vahva, Eristäminen vaikuttaa suuresti. Eristimen paluuhäviö johtuu komponenttien ja ilman taitekertoimen ja ilman heijastumisesta. Tavallisesti tasomaisista komponenteista aiheutuva paluuhäviö on 14dB
Vasemmalla ja oikealla puolella kaiku voidaan menettää yli 60 dB: iin heijastuksenestopinnoitteen ja viistekiillotuksen avulla. Optisen erottimen paluuhäviö tulee pääasiassa sen kollimoidusta optisesta polusta (ts. Kollimaattorin osasta). Teoreettisten laskelmien mukaan, kun kaltevuuskulma on 8 °, paluuhäviö on suurempi kuin 65dB. Kollimaattorin paluuhäviö on analysoitu kollimaattorin periaatteella, katso" Principle of Collimator" ;.
3.4 Polarisaatiosta riippuva tappio PDL PDL eroaa insertiohäviöstä. Se viittaa laitteen lisäyshäviön suurimpaan muutokseen, kun tulovalon polarisaatiotila muuttuu, kun muut parametrit pysyvät muuttumattomina. Se on indikaattori, joka mittaa laitteen lisäyshäviön polarisaatioastetta. Polarisaatiosta riippumattomissa optisissa erottimissa on mahdotonta saavuttaa nolla PDL johtuen joidenkin komponenttien läsnäolosta, jotka voivat aiheuttaa polarisaation. Yleensä hyväksyttävä PDL on alle 0,2 dB.
3.5 Polarisaatiotilan hajonta PMD
Polarisointimoodidispersio PMD viittaa laitteen läpi kulkevan signaalivalon vaiheviiveen eri polarisaatiotiloissa. Optisissa passiivisissa laitteissa eri polarisaatiomoodeilla on erilaiset etenemisreitit ja erilaiset etenemisnopeudet, mikä johtaa vastaavaan polarisaatiomoodin hajontaan. Samalla, koska valonlähteen spektrillä on tietty kaistanleveys, se aiheuttaa myös tietyn hajaantumisen. Nopeissa optisissa viestintäjärjestelmissä PMD on erittäin tärkeä. Polarisaatiosta riippumattomassa optisessa erottimessa kaksi murtuvan kristallipolarisoidun valon tuottamaa sädettä lähetetään eri vaihe- ja ryhmänopeuksilla, toisin sanoen PMD: llä, ja sen päälähde on kaksitaajuinen kide, jota käytetään o-valon ja e -valo. Se voidaan arvioida kahden lineaarisesti polarisoidun valonsäteen polkuerolla AL. Polarisaatiomoodidispersio: Polarisaatiosta riippumattomassa eristimessä: Tietysti koko laitteen PMD voidaan saada laskemalla kunkin komponentin optisen reitin pituus L. PMD: hen vaikuttaa pääasiassa e-valon ja o-valon taitekerroinero, ja siksi sillä on suurempi suhde aallonpituuteen.
