Що таке оптрон?

Оптичні з’єднувачі — це пасивні пристрої, які розділяють, комбінують і розподіляютьоптичнийсигнали. Вони є незамінними оптичними компонентами мультиплексування за довжиною хвилі, волоконно-оптичних локальних мереж, волоконно-оптичних кабельних телевізійних мереж і деяких вимірювальних приладів. Кілька типових структур волоконно-оптичних сполучників показано на малюнку.

optocoupler

4-х портовий оптрон є найпростішим типом пристрою. Структура та принцип роботи 4-портового оптрона показані на малюнку.

(1) Внесені втрати
Внесені втрати відносяться до співвідношення оптичної потужності на певному порту на вхідному кінці до оптичної потужності на іншому порту на вихідному кінці після проходження світла через пристрій. Внесені втрати від вхідного порту до вихідного порту виражаються як

L_i=10 log (P_out / P_in) (3-31)

(2) Додатковий збиток
Додаткові втрати L_a визначаються як відношення загальної вхідної потужності до загальної вихідної потужності. Як показано в рівнянні 3-32 для 4-портового оптичного з’єднувача,

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

(3) Коефіцієнт розподілу
Коефіцієнт розподілу — це відсоток, який вказує на відношення вихідної оптичної потужності з одного порту до загальної вихідної оптичної потужності з усіх портів. Він відображає пропорцію розподілу потужності на вихідних портах. Для 4-портового оптичного з’єднувача це можна виразити як

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

(4) Ізоляція
Ізоляція означає здатність блокувати або послаблювати оптичний шлях між не-підключеними портами. Це означає, що вихідна потужність на бажаному вихідному порту набагато більша, ніж на небажаних вихідних портах. Для 4-портового оптичного з’єднувача його математичний вираз такий

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

Схема фізичної структури три-портового оптичного з’єднувача показана на малюнку.

Функція оптичного ізолятора полягає в тому, щоб світлові хвилі могли поширюватися лише в прямому напрямку, запобігаючи повторному -потрапленню в лазер відбитого світла, спричиненого різними факторами в лінії передачі, і впливаючи на стабільність роботи лазера.

Оптичні ізолятори в основному використовуються після лазерів або оптичних підсилювачів. Лазери та оптичні підсилювачі дуже чутливі до відбитого світла від роз’ємів, з’єднань і фільтрів. Це відбите світло може погіршити їх продуктивність; наприклад, спектральна ширина лазера може бути розширена або звужена відбитим світлом, іноді на кілька порядків. Тому біля виходу таких оптичних пристроїв слід розміщувати оптичний ізолятор, щоб запобігти впливу відбитого світла.

Основні показники продуктивності оптичного ізолятора включають робочу довжину хвилі, типові внесені втрати (еталонне значення: 0,4 дБ), максимальні внесені втрати (еталонне значення: 0,6 дБ), типову пікову ізоляцію, мінімальну ізоляцію (еталонне значення: 40 дБ) і зворотні втрати (тобто втрати на відбиття, еталонне значення: вхід/вихід 60/60 дБ) тощо.

Оптичні циркулятори та оптичні ізолятори працюють за тим самим принципом, за винятком того, що оптичні ізолятори зазвичай є дво-портовими пристроями, тоді як оптичні циркулятори є багато-портовими пристроями. Оптичні циркулятори є важливими компонентами двонаправленого зв’язку, оскільки вони можуть розділяти світло, що проходить у прямому та зворотному напрямку, і використовуються в одно-волоконному двонаправленому зв’язку. Схематична діаграма оптичного циркулятора показана ліворуч, а схематична діаграма оптичного циркулятора, який використовується в одно-волоконному двонаправленому зв’язку, показана праворуч.

Перетворювач довжини хвилі - це пристрій, який перетворює сигнал з однієї довжини хвилі на іншу. Перетворювачі довжини хвилі можна класифікувати на оптоелектронні перетворювачі довжини хвилі та всі-оптичні перетворювачі довжини хвилі на основі механізму перетворення довжини хвилі.

⑴

Оптоелектронний перетворювач довжини хвилі показаний на малюнку. Через обмеження швидкості, накладені електронними пристроями, він не підходить для високо-швидкісних систем оптоволоконного зв’язку з великою-ємністю.

⑵

Повн-оптичний перетворювач довжини хвилі показаний на малюнку 3-38. Його технологія перетворення довжини хвилі в основному складається з напівпровідникового оптичного підсилювача (SOA).

Світловий сигнал з довжиною хвилі λ₁ і безперервний світловий сигнал з довжиною хвилі λ₂ одночасно подаються в напівпровідниковий оптичний підсилювач (SOA). SOA демонструє характеристики насичення посилення щодо вхідної оптичної потужності. У результаті інформація, що передається вхідним світловим сигналом, передається на λ₂, і шляхом виділення світлового сигналу λ₂ через фільтр можна досягти-перетворення оптичної довжини хвилі з λ₁ на λ₂.