Τι είναι ο οπτικός συζευκτήρας;

Οι οπτικοί ζεύκτες είναι παθητικές συσκευές που χωρίζουν, συνδυάζονται και διανέμονταιοπτικόςσήματα. Είναι απαραίτητα οπτικά εξαρτήματα στην πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος, στα τοπικά δίκτυα οπτικών ινών, στα δίκτυα τηλεόρασης με καλωδιακή οπτική ίνα και σε ορισμένα όργανα μέτρησης. Αρκετές τυπικές δομές ζεύξης οπτικών ινών φαίνονται στο σχήμα.

optocoupler

Ένας οπτικός συζευκτήρας 4 θυρών είναι ο απλούστερος τύπος συσκευής. Η δομή και η αρχή ενός οπτικού συζευκτήρα 4 θυρών φαίνονται στο σχήμα.

(1) Απώλεια εισαγωγής
Η απώλεια εισαγωγής αναφέρεται στην αναλογία της οπτικής ισχύος σε μια συγκεκριμένη θύρα στο άκρο εισόδου προς την οπτική ισχύ σε μια άλλη θύρα στο άκρο εξόδου μετά τη διέλευση του φωτός από τη συσκευή. Η απώλεια εισαγωγής από τη θύρα εισόδου στη θύρα εξόδου εκφράζεται ως

L_i=10 σύνδεση (P_out / P_in) (3-31)

(2) Πρόσθετη απώλεια
Η πρόσθετη απώλεια L_a ορίζεται ως ο λόγος της συνολικής ισχύος εισόδου προς τη συνολική ισχύ εξόδου. Όπως φαίνεται στην Εξίσωση 3-32 για έναν οπτικό συζεύκτη 4 θυρών,

L_a=10 log (P_in / (P_1 + P_2)) (3-32)

(3) Αναλογία διαχωρισμού
Ο λόγος διαχωρισμού είναι ένα ποσοστό που υποδεικνύει την αναλογία της οπτικής ισχύος εξόδου από μια θύρα προς τη συνολική οπτική ισχύ εξόδου από όλες τις θύρες. Αντανακλά την αναλογία κατανομής ισχύος στις θύρες εξόδου. Για έναν οπτικό ζεύκτη 4 θυρών, μπορεί να εκφραστεί ως

S_n = (P_2 / (P_1 + P_2)) × 100% (3-33)

(4) Απομόνωση
Η απομόνωση αναφέρεται στη δυνατότητα αποκλεισμού ή εξασθένησης της οπτικής διαδρομής μεταξύ των μη συνδεδεμένων θυρών. Υποδεικνύει ότι η ισχύς εξόδου στην επιθυμητή θύρα εξόδου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή στις ανεπιθύμητες θύρες εξόδου. Για έναν οπτικό ζεύκτη 4 θυρών, η μαθηματική έκφρασή του είναι

L_g=-10 ημερολόγιο (P_2 / P_in) (3-34)

Το διάγραμμα φυσικής δομής του οπτικού ζεύκτη τριών{{0} θυρών φαίνεται στο σχήμα.

Η λειτουργία ενός οπτικού απομονωτή είναι να διασφαλίζει ότι τα κύματα φωτός μπορούν να διαδοθούν μόνο προς την εμπρός κατεύθυνση, εμποδίζοντας το ανακλώμενο φως που προκαλείται από διάφορους παράγοντες στη γραμμή μετάδοσης να εισέλθει ξανά στο λέιζερ και να επηρεάσει τη λειτουργική σταθερότητα του λέιζερ.

Οι οπτικοί απομονωτές χρησιμοποιούνται κυρίως μετά από λέιζερ ή οπτικούς ενισχυτές. Τα λέιζερ και οι οπτικοί ενισχυτές είναι πολύ ευαίσθητα στο ανακλώμενο φως από τους συνδέσμους, τις συνδέσεις και τα φίλτρα. Αυτό το ανακλώμενο φως μπορεί να υποβαθμίσει την απόδοσή τους. Για παράδειγμα, το φασματικό πλάτος ενός λέιζερ μπορεί να διευρυνθεί ή να περιοριστεί από το ανακλώμενο φως, μερικές φορές κατά πολλές τάξεις μεγέθους. Επομένως, ένας οπτικός απομονωτής θα πρέπει να τοποθετηθεί κοντά στην έξοδο τέτοιων οπτικών συσκευών για να αποτραπεί η επίδραση του ανακλώμενου φωτός.

Οι κύριοι δείκτες απόδοσης ενός οπτικού απομονωτή περιλαμβάνουν το μήκος κύματος λειτουργίας, την τυπική απώλεια εισαγωγής (τιμή αναφοράς: 0,4 dB), τη μέγιστη απώλεια εισαγωγής (τιμή αναφοράς: 0,6 dB), την τυπική απομόνωση κορυφής, την ελάχιστη απομόνωση (τιμή αναφοράς: 40 dB) και την απώλεια επιστροφής (π.χ. απώλεια ανάκλασης, τιμή αναφοράς: είσοδος/έξοδος 60/6 κ.λπ.

Οι οπτικοί κυκλοφορητές και οι οπτικοί απομονωτές λειτουργούν ουσιαστικά με την ίδια αρχή, εκτός από το ότι οι οπτικοί απομονωτές είναι γενικά συσκευές δύο-θυρών, ενώ οι οπτικοί κυκλοφορητές είναι συσκευές πολλαπλών-θυρών. Οι οπτικοί κυκλοφορητές είναι σημαντικά στοιχεία στην αμφίδρομη επικοινωνία, καθώς μπορούν να διαχωρίσουν το μεταδιδόμενο φως προς τα εμπρός και προς τα πίσω και χρησιμοποιούνται σε αμφίδρομη επικοινωνία μονής-ίνας. Ένα σχηματικό διάγραμμα ενός οπτικού κυκλοφορητή εμφανίζεται στα αριστερά και ένα σχηματικό διάγραμμα ενός οπτικού κυκλοφορητή που χρησιμοποιείται σε μονή- αμφίδρομη επικοινωνία ινών.

Ένας μετατροπέας μήκους κύματος είναι μια συσκευή που μετατρέπει ένα σήμα από ένα μήκος κύματος σε άλλο. Οι μετατροπείς μήκους κύματος μπορούν να ταξινομηθούν σε οπτοηλεκτρονικούς μετατροπείς μήκους κύματος και σε όλους τους-μετατροπείς οπτικού μήκους κύματος με βάση τον μηχανισμό μετατροπής μήκους κύματος.

⑴

Ο οπτοηλεκτρονικός μετατροπέας μήκους κύματος φαίνεται στο σχήμα. Λόγω των περιορισμών ταχύτητας που επιβάλλονται από ηλεκτρονικές συσκευές, δεν είναι κατάλληλο για συστήματα επικοινωνίας οπτικών ινών υψηλής-ταχύτητας και υψηλής χωρητικότητας-.

⑵

Ο μετατροπέας οπτικού μήκους κύματος όλου- φαίνεται στο Σχήμα 3-38. Η τεχνολογία μετατροπής μήκους κύματος αποτελείται κυρίως από έναν οπτικό ενισχυτή ημιαγωγών (SOA).

Ένα φωτεινό σήμα με μήκος κύματος λ1 και ένα συνεχές φωτεινό σήμα με μήκος κύματος λ2 τροφοδοτούνται ταυτόχρονα σε έναν οπτικό ενισχυτή ημιαγωγών (SOA). Το SOA παρουσιάζει χαρακτηριστικά κορεσμού κέρδους σε σχέση με την οπτική ισχύ εισόδου. Ως αποτέλεσμα, οι πληροφορίες που μεταφέρονται από το σήμα εισόδου φωτός μεταφέρονται στο λ2, και με εξαγωγή του φωτεινού σήματος λ2 μέσω ενός φίλτρου, μπορεί να επιτευχθεί όλη η μετατροπή του οπτικού μήκους κύματος από λ1 σε λ2.