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. Разделить луч света на два или более луча света для передачи в соответствии с определенным соотношением мощностей;
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 волн405-2000 нм ;
4. ДоступныразъемыFC/APC и FC/UPC .

3. иллюстрировать

1. Структурарасплавленного сужающегося

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 .

Рисунок 1. Схематическая диаграмма структуры расплавленной конической области и распределения световой связи ( желтое ядро, синяя оболочка, энергия красного света ).

Длина L        области связи определяет коэффициент связи между двумя волокнами. В ходе производственного процесса световые волны непрерывно 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 волокна и оболочки. 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 зоне связи, в основном зависит от расстояния d между сердцевинами волокна и длины зоны связи L. Из рисунка 1 видно , что если длина связи достаточно велика , энергия может быть полностью связана от одного волокна к другому.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 .

Коническое устройство с плавким предохранителем, показанное на рисунке 3 , представляет собой муфту 50/50 . 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 также, что мы подаем 1 мВт в порт 1 и 2 мВт в порт 4 . Теперь насколько велики выходные порты 2 и 3 соответственно ? Согласно предыдущему выводу, входная световая энергия каждого пути делится на две равные части, поэтому теперь мы измеряем 1,5 мВт на каждом выходном порту ( порт 1 вносит 0,5 мВт , 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 1 × 2 . 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 ответвителе 50/50 , 2 × 2 , если перевернутые 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 соединителя 1 × 2 , поскольку кажущаяся асимметрия устройства может создать у людей иллюзию, что в обратном направлении оно работает иначе, чем в прямом.

Продолжая предыдущий пример соединителя 2 × 2 , если свет поступает из исходных двух « выходных » портов 2 и 3 , будет ли 100% света выходить из порта 1 ? Конечно нет, свет тоже хочет выйти из разрушенного порта 4 . Таким образом, если у нас есть только 1 мВт на входе из порта 2 , то только 0,5 мВт будет выходить из порта 1 . 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 ответвитель 1 × 2 по сути является ответвителем 2 × 2 , за исключением того, что одно из оптических волокон обрезано и повреждено ( для уменьшения отражения от поперечного сечения ) .

5. Ключевые параметры

( 1 ) Вносимые потери IL (Вносимые потери)

     Это относится к дополнительным потерям, вызванным добавлением соединителя , который определяется 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 4. Схематическая диаграмма испытания вносимых потерь на выходном конце 1 оптоволоконного соединителя 1 × 2 .

На примере рисунка 7 видно, что входная оптическая мощность P _{in на} входном конце = 100 мВт , а выходная оптическая мощность P _out на выходе 1 = 89 мВт . Тогда вносимые потери IL на выходе 1 конец :

Рисунок 5. Схематическая диаграмма испытания вносимых потерь на выходном конце 2 оптоволоконного соединителя 1 × 2 .

Таким же образом, из рисунка 8 видно , что входная оптическая мощность P _{in на} входном конце = 100 мВт , а выходная оптическая мощность P _out на выходном конце 2 = 9 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 6. Схема устройства сопряжения EL .

На рисунке 9 мы видим, что _{входная} оптическая мощность P _на входном конце = 100 мВт , выходная оптическая мощность P на выходе 1 = 48 мВт , тогда выходная оптическая мощность P _на выходе 2 = 48 мВт , то дополнительные потери устройства составляют:

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 длины волны 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)