Optik izolatör Polarizasyona duyarsız fiber izolatörün (Polarizasyon Duyarsız Fiber İzolatör) temel prensibi, polarizasyon özelliklerine göre polarizasyondan bağımsız (Polarizasyon Duyarsız) ve polarizasyona bağlı (Polarizasyon Duyarlı) olarak ayrılabilir. Polarizasyona bağlı fiber optik izolatörden geçen optik güç, giriş ışığının polarizasyon durumuna bağlı olduğundan, bir pigtail olarak polarizasyon koruyan bir fiber kullanılması gerekir. Bu fiber optik izolatör, esas olarak uyumlu optik iletişim sistemlerinde kullanılacaktır. Şu anda, en yaygın olarak kullanılan fiber optik izolatör hala polarizasyondan bağımsızdır ve biz sadece bu tip fiber optik izolatörü analiz ediyoruz.
1 Polarizasyondan bağımsız fiber izolatörün tipik yapısı Şekil 1'de nispeten basit bir yapı gösterilmektedir. Bu yapı yalnızca dört ana eleman kullanır: manyetik halka (Manyetik Tüp), Faraday döndürücü (Faraday Döndürücü), iki LiNbO3 kama parçası (LN Kama), ve bir çift fiber kolimatör (Fiber Kolimatör), bir hat içi fiber optik izolatör yapabilirsiniz. 2 Temel çalışma prensibi Aşağıda, fiber optik izolatörde optik sinyal ileri ve geri aktarımının iki koşulunun ayrıntılı bir analizi yer almaktadır.
2.1 İleri iletim (Şekil 2) 'de gösterildiği gibi, kolimatörden yayılan paralel ışık huzmesi birinci kama plakasına P1 girer, ışık huzmesi, polarizasyon yönleri birbirine dik olan ışık ve e ışığa bölünür ve yayılma yönü bir Açıdır. 45 ° Faraday döndürücüsünden geçtiklerinde, yayılan o ışığın ve ışığın polarizasyon düzlemleri aynı yönde 45 ° döner, çünkü ikinci LN kama plakası P2'nin kristal ekseni birincisine tam olarak bağlıdır. Açı 45 ° 'dir, bu nedenle o ışık ve e ışığı, iki paralel ışık demetini küçük bir aralıkla birleştirmek için birlikte kırılır ve daha sonra başka bir kolimatörle fiber çekirdeğe bağlanır. Bu durumda, giriş optik gücünün yalnızca küçük bir kısmı kaybolur. Bu kayıp, izolatörün ekleme kaybı olarak adlandırılır. (Şekilde" +" ışık yönünü belirtir)
2 Ters iletim (Şekil 3) 'te gösterildiği gibi, bir paralel ışık demeti ters yönde iletildiğinde, önce P2 kristalden geçer ve polarizasyon yönü ve P1'in kristal ekseni olan o ışık ve e ışığına bölünür. 45 ° 'lik bir açıyla. Faraday etkisinin karşılıklı olmaması nedeniyle, o ışık ve e ışığı Faraday döndürücüsünden geçtikten sonra, polarizasyon yönü hala aynı yönde (şekilde saat yönünün tersine) 45 ° döndürülür, böylece orijinal o ışık ve e ışık giriyor İkinci kama (P1) e-light ve o-light olur. Kırılma indisindeki farklılık nedeniyle, iki ışık demeti artık P1'de paralel bir ışın olarak birleştirilemez, ancak farklı yönlerde kırılır. E-ışık ve o-ışık, kendi kendine odaklanan mercekten geçtikten sonra bile daha büyük bir açıyla ayrılır. Kaplin fiber çekirdeğe giremez, böylece ters izolasyon amacına ulaşılır. Bu zamandaki iletim kaybına izolasyon denir.
3 Teknik parametreler Optik fiber izolatörler için ana teknik göstergeler Ekleme Kaybı, İzolasyon, Dönüş Kaybı, Polarizasyona Bağlı Kaybı, Polarizasyon Modu Dağılımıdır (Polarizasyon). Mod Dağılımı) vb. Bölümler tek tek anlatılacaktır.
3.1 Ekleme Kaybı (Ekleme Kaybı) Polarizasyondan bağımsız fiber izolatörde, ekleme kaybı temel olarak fiber kolimatörün, Faraday döndürücünün ve çift kırılımlı kristalin kaybını içerir. Fiber kolimatörün neden olduğu ekleme kaybının ayrıntılı bir analizi için, lütfen" Kolimatör İlkeleri. İzolatör çekirdeği esas olarak bir Faraday döndürücüsü ve iki LN kama parçasından oluşur. Faraday döndürücünün sönme oranı ne kadar yüksekse, yansıtma o kadar düşük ve soğurma katsayısı ne kadar küçükse ekleme kaybı o kadar küçük olur. Genel olarak, bir Faraday döndürücünün kaybı yaklaşık 0,02 ± 0,06dB'dir. İzolatör çekirdeğinden geçen paralel ışık demetinin iki paralel o ve e ışınına bölüneceği (Şekil 2) 'den görülebilir. Çift kırılımlı kristallerin doğasında bulunan özelliklerinden dolayı, no¹ne, o ışık ve e ışık tamamen bir araya getirilemez ve ek kayba neden olur.
3.2 Ters izolasyon (İzolasyon) Ters izolasyon, izolatörün ters transmisyon ışığına karşı zayıflatma kabiliyetini karakterize eden izolatörün en önemli göstergelerinden biridir. Bir izolatörün izolasyonunu etkileyen birçok faktör vardır ve spesifik tartışma aşağıdaki gibidir.
(1) Polarizör ile Faraday döndürücü arasındaki izolasyon ve mesafe arasındaki ilişki (2) Optik elemanın izolasyonu ve yüzey yansıtıcılığı arasındaki ilişki İzolatördeki optik elemanın yansıtıcılığı ne kadar büyükse, tersi de o kadar kötü izolatörün izolasyonu. Fiili süreçte, Iso'nun 40dB'den büyük olmasını sağlamak için R% 0,25'ten az olmalıdır.
(3) Polarizörün izolasyonu ile kama açısı ve aralığı arasındaki ilişki. Çift kırılmalı kristal, itriyum vanadatlı (YVO4) bir optik izolatördür. Kama açısı 2 ° 'den küçük olduğunda açının artması ile izolasyon hızla artar. Kama açısı 2 ° 'den büyük olduğunda, değişiklik çok daha küçüktür ve yaklaşık 43,8 dB'de sabittir. Farklı malzemelerden yapılmış optik izolatörler için izolasyon kama açısına göre değişir. İzolasyon esas olarak ters çıkış ışığı ve optik eksen arasındaki açıya bağlı olduğundan, optik izolasyon mesafenin artmasıyla çok az değişir.
(4) İzolasyon ile kristal eksenin bağıl açısı arasındaki ilişki İki polarizörün bağıl açısı ve döndürücünün kristal ekseni izolasyon üzerinde en büyük etkiye sahiptir. Açı farkı 0,3 dereceden büyük olduğunda izolasyon 40 dB'den büyük olamaz. Diğer birçok faktör vardır, başlıca iki polarizörün sönme oranı, kristal kalınlığı, vb. İzolasyonu 40dB'den daha büyük yapmak için ayrıca şunları yapmalıdır: R1 ve R2 eşit,% 0.25'ten az; ışın ayırıcı kristal eksen kelepçesi Açı hatası 0,57 ° 'den küçüktür, vb. Ayrıca, Faraday etkisinde, θ=VBL, V sadece dalga boyunun bir fonksiyonu değil, aynı zamanda bir sıcaklık fonksiyonudur, dolayısıyla Faraday dönüş açısı da faktörlerden biri olan sıcaklıkla birlikte değişecektir.
3.3 Geri dönüş kaybı Bir optik izolatörün geri dönüş kaybı RL'si, izolatör üzerindeki optik güç olayının ileri yöndeki ve optik gücün giriş yolu boyunca izolatörün giriş portuna geri dönen oranını ifade eder. Bu önemli bir göstergedir çünkü geri dönüş güçlüdür, İzolasyon büyük ölçüde etkilenecektir. İzolatörün geri dönüş kaybı, bileşenlerin kırılma indisinin ve havanın ve yansımanın uyumsuzluğundan kaynaklanır. Genellikle düzlemsel bileşenlerin neden olduğu dönüş kaybı 14dB'dir
Solda ve sağda, yansıma önleyici kaplama ve eğimli parlatma yoluyla yankı 60dB'den fazla kaybolabilir. Bir optik izolatörün geri dönüş kaybı, esas olarak koşutlanmış optik yolundan (yani, kolimatör kısmından) gelir. Teorik hesaplamalara göre eğim açısı 8 ° olduğunda geri dönüş kaybı 65dB'den büyüktür. Kolimatörün geri dönüş kaybı, kolimatör prensibine göre analiz edilmiştir, lütfen bakınız" Kolimatör Prensibi".
3.4 Polarizasyona bağlı kayıp PDL PDL, ekleme kaybından farklıdır. Diğer parametreler değişmeden kalırken giriş ışığının polarizasyon durumu değiştiğinde cihazın ekleme kaybındaki maksimum değişikliği ifade eder. Cihazın yerleştirme kaybının polarizasyon derecesini ölçen bir göstergedir. Polarizasyondan bağımsız optik izolatörler için, polarizasyona neden olabilecek bazı bileşenlerin varlığı nedeniyle, sıfır PDL elde etmek imkansızdır. Genel olarak, kabul edilebilir PDL 0.2dB'den azdır.
3.5 Polarizasyon Modu Dağılımı PMD
Polarizasyon modu dağılımı PMD, farklı polarizasyon durumlarında cihazdan geçen sinyal ışığının faz gecikmesini ifade eder. Optik pasif cihazlarda, farklı polarizasyon modları, farklı yayılma yörüngelerine ve farklı yayılma hızlarına sahiptir, bu da karşılık gelen polarizasyon modu dağılımıyla sonuçlanır. Aynı zamanda ışık kaynağının spektrumu belirli bir bant genişliğine sahip olduğu için belirli bir dağılmaya da neden olacaktır. Yüksek hızlı optik iletişim sistemlerinde PMD çok önemlidir. Polarizasyondan bağımsız optik izolatörde, çift kırılmalı kristal polarize ışık tarafından üretilen iki ışın, farklı faz ve grup hızlarında, yani PMD'de iletilir ve ana kaynağı, o-ışığı ve e'yi ayırmak ve yoğunlaştırmak için kullanılan çift kınlımlı kristaldir. - ışık. İki doğrusal polarize ışık demetinin yol farkı pathL ile yaklaşık olarak tahmin edilebilir. Polarizasyon modu dağılımı: Polarizasyondan bağımsız bir izolatörde: Elbette, tüm cihazın PMD'si her bir bileşenin optik yol uzunluğu L hesaplanarak elde edilebilir. PMD esas olarak e-ışık ve o-ışık arasındaki kırılma indisi farkından etkilenir ve bu nedenle dalga boyu ile daha büyük bir ilişkiye sahiptir.
