1. Оптоволоконный усилитель

Рисунок 1. Применение циркулятора в волоконном усилителе

Волоконно-оптический усилитель ( OFA ) относится к новому типу полностью оптического усилителя, используемого в волоконно-оптических линиях связи для усиления сигнала.Это компонент датчика. В зависимости от своего положения и роли в оптоволоконной линии его обычно делят на три типа: релейное усиление, предварительное усиление и усиление мощности. По сравнению с традиционными полупроводниковыми лазерными усилителями (SOA) , OFA не требует прохождения сложных процессов, таких как фотоэлектрическое преобразование, электрооптическое преобразование и регенерация сигнала. Он может напрямую усиливать сигналы с полностью оптическим усилением. Он имеет хорошую « прозрачность » и особенно подходит для применения на больших расстояниях Релейное усиление для оптической связи. Можно сказать, что OFA заложила техническую основу для реализации полностью оптической связи. Волоконный усилитель, легированный эрбием (EDFA), в основном состоит из секции волокна, легированного эрбием (длиной около 10-30 м ) и источника света накачки. Принцип его работы таков: легированное эрбием волокно генерирует стимулированное излучение под действием источника света накачки (длина волны 980 нм или 1480 нм ), причем излучаемый свет изменяется с изменением входного светового сигнала, что эквивалентно входному световому сигналу. свет Сигнал усиливается.

Благодаря эффекту невзаимности одностороннего пропускания света циркулятором и отражающему зеркалу оптический сигнал может быть усилен дважды в одном и том же усилителе, что значительно повышает эффективность EDFA .

2. Оптоволоконная система передачи данных

Рисунок 2. Принципиальная схема одноволновой системы двусторонней синхронной связи.

Применение оптического циркулятора к модулю оптического приемопередатчика позволяет реализовать двунаправленную передачу с использованием одной и той же длины волны в одном оптическом волокне. На рисунке 2 показана одноволновая двусторонняя синхронная система связи.Оптический циркулятор , соединяющий приемопередатчик и передающее волокно, разделяет выходные и принимаемые оптические сигналы , обеспечивая полнодуплексную передачу с использованием только одного канала . ( Примечание. Полнодуплексная связь позволяет передавать данные в обоих направлениях одновременно, то есть имеется два канала, что обеспечивает одновременную двунаправленную передачу. )

оптоволоконный циркуляционный аппарат

1. Определение

        Оптический циркулятор представляет собой многопортовое оптическое устройство с невзаимными характеристиками. Когда оптический сигнал поступает из любого порта, он выводится из следующего порта в числовом порядке с очень небольшими потерями.Если сигнал вводится из порта 1, сигнал может быть выведен только из порта 2. Аналогично, входной сигнал из порта порт 2 может быть выходным только из порта 3. выход и так далее, поэтому его называют циркулятором.

2. Характеристики

        1. Односторонний свет, невзаимность.

        2. Высокая изоляция и низкие вносимые потери.

        3. Высокая стабильность и надежность.

3. Описание

1. Введение в принципы

        Оптический циркулятор представляет собой многопортовое невзаимное оптическое устройство. Его типичная структура имеет N (N≥3) портов, как показано на рисунке 1. Когда свет поступает из порта 1, свет проходит через порт практически без потерь. 2, на других портах световой поток практически отсутствует; когда свет поступает на порт 2, свет выводится на порт 3 почти без потерь, на других портах световой поток почти отсутствует и т. д. Эти 3 порта образуют непрерывный канал. Строго говоря, если вход света из порта 3 может быть выведен из порта 1, это называется циркулятором; если вход света из порта 3 не может быть выведен из порта 1, его называют квазициркулятором; обычно люди не делают строгие различия в названиях. Их обычно называют циркуляторами, и мы также называем их собирательно циркуляторами.

Рисунок 1. Принципиальная схема конструкции оптического циркулятора.

        Существует множество решений по реализации оптических циркуляторов, которые делятся на две категории: тип передачи и тип отражения.Принцип оптического циркулятора будет представлен ниже с комбинацией оптического циркулятора передающего типа.

Рисунок 2. Схема оптического пути оптического циркулятора и изменения поляризации.

        В этом циркуляторе, когда свет проходит от порта 1 к порту 2, преобразование состояния поляризации и положения светового луча показано на рисунке 2 (а). Свет, поступающий из порта 1, проходит через двулучепреломляющий кристалл 1 и превращается в два луча света с направлениями поляризации, перпендикулярными друг другу. После прохождения через вращатель Фарадея направление поляризации поворачивается на 45° вправо, а затем проходит через половину -волновая пластинка (состояние поляризации и быстрая ось 22,5°), а направление поляризации повернуто на 45° вправо.После того, как два луча проходят через полуволновую пластинку, направления поляризации становятся перпендикулярными друг другу вдоль z и y направлениях соответственно и в конечном итоге объединяются в одно с помощью светоделителя/объединителя лучей 2. Луч выводится из порта 2.

        В этом циркуляторе преобразование состояния поляризации и положения светового луча в процессе прохождения света от порта 2 к порту 3 показано на рисунке 2 (b). Свет, поступающий из порта 2, проходит через двулучепреломляющий кристалл 2 и превращается в два луча света с направлениями поляризации, перпендикулярными друг другу. После прохождения через полуволновую пластинку направление поляризации отклоняется на 45° влево. После прохождения через Вращатель Фарадея, состояние поляризации луча направлено влево. Отклоняясь на 45 ° вправо, направление поляризации возвращается к исходному падающему состоянию, а затем два луча света снова разделяются светоделителем / объединителем зеркала. 1, а затем два луча света объединяются и выходят из порта 3 через треугольную призму и призму PBS. (Примечание: вращатель Фарадея имеет невзаимность, и направление вращения состояния поляризации во время прямой передачи и обратной передачи одинаково; в то время как волновая пластина имеет взаимность, а направление вращения состояния поляризации во время прямой передачи и обратной передачи наоборот.)

        Технические показатели оптических циркуляторов включают вносимые потери, изоляцию, перекрестные помехи, потери, зависящие от поляризации, дисперсию мод поляризации и обратные потери. Определения вносимых потерь, изоляции, потерь, зависящих от поляризации, и дисперсии мод поляризации оптических циркуляторов в основном такие же, как и для оптических изоляторов, за исключением того, что для циркуляторов все они относятся к конкретным показателям между двумя соседними портами, например, вносимые потери. , PDL, PMD и т. д. между портами 1 и 2 или между портами 2 и 3. Перекрестные помехи оптического циркулятора относятся к относительной величине, выраженной в дБ между двумя несмежными портами, которые теоретически не могут принимать оптические сигналы, но фактически получают мощность в дБ по разным причинам.Например, когда порт 1 вводит сигнал, порт 3 принимает полученный сигнал. мощность в дБ относительно входной мощности.