1. Разделение/объединение источников света

В повседневном производстве и экспериментах мы обычно имеем несколько рабочих станций или экспериментальных устройств, которым требуются источники света одной длины волны для обеспечения оптических сигналов /энергии. Однако обычно источник света имеет ограниченные выходные интерфейсы, которые не могут удовлетворить наши потребности.Стоимость приобретения нескольких источников света значительно увеличит наши затраты. Как показано на рисунках 1 и 2, когда мощность источника света достаточно велика, можно применить оптоволоконные соединители для разделения света от источника света на две части в соответствии с определенным соотношением (например, 50:50) и вывода их на два комплекта или через каскадное соединение.Множественные комплекты рабочих станций или систем обеспечивают источники света.

Рисунок 1. Источник света разделен на 2 выхода дополнительного источника света.

Рисунок 2. Путем каскадного подключения оптоволоконных соединителей 1×2 источник света можно разделить на 4 выхода дополнительного источника света.

2.  Волоконно-оптический интерферометр -МЗ интерференция.

Рисунок 3. Применение оптоволоконного соединителя в технологии интерференции MZ.

Узкополосный лазер, излучаемый клеммой 1, принимает модуляцию сигнала помехи на R, претерпевает изменение фазы и достигает клеммы 2 через определенный период времени. Точно так же узкополосный лазер, излучаемый со 2-го конца, через определенный период времени достигает 1-го конца. Между ними существует определенная задержка сигнала.Измерив задержку сигнала, можно определить местонахождение помех.

оптоволоконный соединитель

1. определение

Плавленый конический волоконно-оптический соединитель ( FBT Coupler) — это тип оптического пассивного устройства, которое может соединять и перераспределять оптический сигнал во время передачи в зоне соединения специальной конструкции. Вначале он в основном использовался для извлечения определенного количества энергии из основного пути передачи для мониторинга и т. д. С быстрым развитием волоконно-оптической технологии в волоконно-оптических соединителях постепенно появились различные типы связи, такие как 1×2, 1×4, 1×8 или 2×2, 4×4, а также различные варианты применения с различными коэффициентами связи.

2. Функции

1.  Разделите луч света на два или более луча света в соответствии с определенным соотношением мощности передачи.

2.  Широкая полоса рабочих длин волн, низкие дополнительные потери, высокая стабильность и надежность.

3.  Изготовлен по технологии плавления конусов, обеспечивающей различные варианты длин волн в диапазоне длин волн 405–2000 нм.

4.  Доступны разъемы FC/APC и FC/UPC.

3. иллюстрировать

1.  Коническая муфта с плавким предохранителем. 

Плавленая коническая муфта состоит из двух параллельных оптических волокон. Два оптических волокна наматываются вместе и растягиваются в высокотемпературной среде. Оптические волокна постепенно плавятся и одновременно растягиваются. Сердечники двух оптических волокон постепенно ближе, на определенное расстояние. Область сплавления двух оптических волокон, образованных путем намотки волокна и растяжения расплава, называется областью соединения , и ее структура показана на рисунке 1 ниже.

 

Рис. 1. Схематическая диаграмма структуры расплавленной конической области и распределения оптической связи (желтая сердцевина, синяя оболочка, энергия красного света)

Длина L области связи определяет коэффициент связи между двумя волокнами. В ходе производственного процесса световые волны постоянно подаются на порт Pin, а затем выходная мощность каждого выходного порта отслеживается в режиме реального времени. Полностью автоматизированный производственный процесс перестает растягиваться, когда достигается расчетное передаточное число. В результате соединитель представляет собой, по сути, одно волокно, но с двумя жилами, расположенными очень близко друг к другу. Этот процесс называется процессом плавного сужения (FBT).

2.Принцип  _

Распределение интенсивности света, проходящего через оптическое волокно, в основном является распределением Гаусса. То есть интенсивность максимальна в центре, а энергия постепенно уменьшается от центра ближе к границе раздела ядро/оболочка. Стоит отметить, что хвост гауссовского распределения энергии несколько выходит за пределы границы ядра и оболочки. Эта световая волна хвостовой энергии называется исчезающей волной. На рис. 2 представлена ​​диаграмма распределения энергии световой волны в поперечном сечении оптического волокна. Вертикальная пунктирная линия представляет границу сердцевины/оболочки волокна. Красная часть — это исчезающая волновая энергия.

Рисунок 2. Распределение энергии света, передаваемого по оптическому волокну (красная часть представляет энергию затухающей волны)

В процессе FBT сердцевины двух параллельных оптических волокон расположены настолько близко, что затухающие волны могут «перетекать» из одной сердцевины в другую. Степень обмена энергией, генерируемая в области связи, в основном зависит от расстояния d между сердцевинами волокна и длины L области связи. Из рисунка 1 видно, что если длина связи достаточно велика, энергия может быть полностью передана из одного волокна в другое оптическое волокно. Если бы оно было больше, процесс соединения продолжал бы передавать энергию обратно в исходное волокно. Путем выбора подходящей длины можно достичь любого заданного коэффициента передачи мощности. Вот почему мы можем производить муфты 50/50 или 10/90, контролируя процесс конусности.

3. Давайте узнаем об этом на примере

Рис. 3. Конфигурация портов 2×2, конический соединитель 50/50.

Устройство с плавленым конусом, показанное на рисунке 3, представляет собой соединитель 50/50 с длиной волны 1550 нм. Предположим, мы вводим 1 мВт света с длиной волны 1550 нм в порт 1, а также вводим 1 мВт света с длиной волны 1550 нм в порт 4. Итак, какую оптическую мощность мы можем измерить на выходных портах 2 и 3 соответственно?Очевидно, мы будем измерять 1 мВт на каждом выходном порту, а свет на каждом входном порту будет разделен на две равные части 50/50.

Предположим еще раз, что мы вводим 1 мВт в порт 1 и 2 мВт в порт 4. Насколько велики выходные порты 2 и 3, соответственно? порт 4 вносит 1 мВт).

Давайте проанализируем это дальше, по-прежнему используя рисунок 3, соединитель 50/50. Предположим, что порт 4 теперь поврежден (например, отрезан. Обычно трехпортовые устройства сначала делают 4-портовыми, а затем оптическое волокно 4-портового порта разрывают и делают шероховатым, чтобы избежать отраженных эхо-сигналов на гладком участке. ) Становится соединителем 1x2. Если мы введем 2 мВт на порт 1, легко понять, что в конечном итоге мы измерим 1 мВт на портах 2 и 3.

4.  Взаимность конической муфты

В стандартном соединителе 50/50, 2x2, если вход и выход света поменяны местами, из-за симметрии его структуры мы можем легко понять, что его прямая и обратная передача имеют одинаковые свойства. Однако люди иногда путаются при использовании соединителей 1х2, поскольку кажущаяся асимметрия устройства может создать у людей иллюзию, что в обратном направлении оно работает иначе, чем в прямом.

Продолжая предыдущий пример соединителя 2x2, если свет поступает из исходных двух «выходных» портов 2 и 3, будет ли 100% света выходить из порта 1? Конечно, нет, свет также хочет выходить из порта 1. поврежденный порт 4 выходит наружу. Таким образом, если мы подаем только 1 мВт через порт 2, то через порт 1 выводится только 0,5 мВт. Или, если мы подаем 1 мВт в порт 2 и 2 мВт в порт 3, то мы получим 1,5 мВт из порта 1 (порт 2 дает 0,5 мВт, а порт 3 — 1 мВт). Такая модель распределения энергии соответствует прямому транспорту. Следовательно, коническая муфта обладает взаимностью, а передача в прямом и обратном направлениях имеет одинаковые свойства.

Подводя итог, нам нужно знать, что соединитель 1x2 по сути является соединителем 2x2, за исключением того, что одно из оптических волокон перерезано и повреждено (для уменьшения отражений от поперечного сечения).

5. Ключевые параметры

( 1) Вносимая потеря IL (Вносимая потеря)

     Это относится к дополнительным потерям, вызванным добавлением соединителя, которые определяются как соотношение оптической мощности входных и выходных портов пассивного устройства, то есть:

IL=10 lg ( P _выход /P _вход ) 

В формуле: P _out — оптическая мощность выходного порта, а _Pin — оптическая мощность входного порта. Характеристики этого устройства требуют, чтобы вносимые потери для падающего вперед света были как можно меньшими.

Рисунок 7. Схематическая диаграмма испытания вносимых потерь на выходном конце 1 оптоволоконного соединителя 1×2.

На рисунке 7 в качестве примера видно, что входная оптическая мощность P _{in на} входном конце = 100 мВт, а выходная оптическая мощность P _out на конце выхода 1 = 90 мВт, тогда вносимые потери IL на конце выхода 1 является:

ИЛ = 10 × lg ( 89/100 ) 

= 10 × (-0,05)

= -0,5 дБ

Рисунок 8. Схематическая диаграмма испытания вносимых потерь на выходном конце 2 оптоволоконного соединителя 1×2.

Таким же образом, на рисунке 8 видно , что входная оптическая мощность P _{in на} входном конце = 100 мВт, а выходная оптическая мощность P _out на выходе 2 = 95 мВт, тогда вносимые потери IL на выходе 2 конец:

ИЛ = 10 × lg ( 9/100 ) 

= 10 × (-1,04)

= -10,4 дБ

( 2)Избыточные потери (изоляция)

Дополнительные потери относятся к общим потерям при передаче энергии оптоволоконного соединителя. Он определяется как: отношение в децибелах суммы мощностей всех выходных каналов к общей мощности падающего света, выражаемое как:

EL= 10×lg [ ( P _выход1 + P _выход2 )/P _вход ] 

В формуле : P _in представляет оптическую мощность оптического входа , P _out1 представляет оптическую мощность оптического выхода канала 1 , а P _out2 представляет оптическую мощность оптического выхода канала 2 . Производительность этого устройства требует, чтобы EL был как можно меньшим.

Рисунок 9. Принципиальная схема EL устройства сопряжения.

На рисунке 9 видно, что входная оптическая мощность P _на входном конце = 100 мВт, выходная оптическая мощность P _{на выходе 1 = 48 мВт, затем выходная} оптическая мощность P на выходе 2 = 48 мВт. тогда дополнительные потери устройства составят:

EL = 10 × lg [(48+48) /100 ] 

= 10 × (-0,017)

= -0,17 дБ

( 3) Однородность Однородность

Поскольку свет с разными длинами волн имеет разные значения потерь в оптическом волокне, однородность волоконно-оптического соединителя определяется как отношение минимальной выходной оптической мощности P _Min.out к максимальной выходной оптической мощности P _Max.out в целом. рабочий диапазон длин волн, характеризующийся Стабильностью выходной оптической мощности прибора при изменении входной мощности в рабочем диапазоне длин волн. Чем меньше значение однородности, тем лучше.

(Примечание. Как правило, результат расчета представляет собой отрицательное значение, но отрицательный знак часто опускается при его заполнении или использовании)