Основний принцип оптичного ізолятора Поляризація-нечутливий ізолятор волокна (Polarization Insensitive Fiber Isolator) можна розділити на поляризаційно-незалежний (Polarization Insensitive) і поляризуючий залежний (Polarization Sensitive) за поляризаційними характеристиками. Оскільки оптична потужність, що проходить через поляризаційно-залежний оптичний волоконний ізолятор, залежить від стану поляризації вхідного світла, необхідно використовувати поляризацію підтримки клітковини в якості косиці. Цей оптичний волоконний ізолятор буде в основному використовуватися в узгоджених оптичних системах зв'язку. В даний час найбільш широко використовуваний оптичний ізолятор волокон все ще є поляризаційно-незалежним, і ми аналізуємо тільки цей тип оптичного волоконного ізолятора
1 Типова структура конляризації-незалежного волоконного ізолятора Відносно проста структура показана на рисунку 1. У цій структурі використовуються тільки чотири основні елементи: магнітне кільце (Магнітна трубка), ротатор Faraday (Faraday Rotator), два шматки клина LiNbO3 (LN Wedge) і пара волоконних коліматорів (Fiber Collimator), ви можете зробити в лінію оптичний ізолятор волокон. 2 Основний принцип роботи Наступним є детальний аналіз двох умов оптичного сигналу вперед і зворотної передачі в оптичному волоконному ізоляторі.
2.1 Пряма передача Як показано на малюнку 2), паралельний світловий промінь, що випромінюється з коліматора, надходить в першу клиноподібну пластину Р1, світловий промінь ділиться на o світло і е світло, напрямки поляризації яких перпендикулярні один одному, а напрямок поширення - один Кут. Коли вони проходять через 45 ° Фарадей ротатор, поляризаційні площини випромінюється o світло і е світло обертаються в тому ж напрямку на 45 °, тому що кристалічної осі другої LN клин пластини P2 точно відносно першого. Кут становить 45°, тому o світло і е світло заломляється разом, щоб об'єднати два паралельних світлових промені з невеликим інтервалом, а потім з'єднуються в волоконне ядро іншим коліматором. При цьому втрачається лише невелика частина вхідної оптичної потужності. Ця втрата називається втратою вставки ізолятора. ("+" на малюнку вказує напрямок е світла)
2 Зворотна трансмісія Як показано на малюнку 3, коли промінь паралельного світла передається у зворотному напрямку, він спочатку проходить через кристал P2 і ділиться на o світло та е світло, напрямок поляризації яких та кришталева вісь Р1 знаходяться під кутом 45°. У зв'язку з не взаємністю ефекту Фарадей, після того, як o світло і е світло проходять через ротатор Faraday, напрямок поляризації все ще обертається в тому ж напрямку (проти годинникової стрілки на малюнку) на 45°, так що оригінальний o світло і е світло надходять Другий клин (P1) стає е-світло і o-light. Через різницю в рефракційних показниках два промені світла вже не можуть бути об'єднані в паралельний промінь в Р1, а заломити в різні боки. Е-світло і o-light далі розділені більшим кутом, навіть після проходження через об'єктив, що фокусується. Муфта не може увійти в волоконне ядро, тим самим досягнувши мети зворотної ізоляції. Втрата передачі в цей час називається ізоляцією.
3 Технічні параметри Для оптичних волоконних ізоляторів основними технічними показниками є Втрата вставки, Ізоляція, Втрата повернення, Втрата поляризації Залежні, Режим поляризації Дисперсія (поляризація). дисперсія режиму) і т.д., буде пояснено один за одним під .
3.1 Втрата вставки (Втрата вставки) В ізоляторі волокон, незалежному від поляризації, втрата вставки в основному включає втрату волоконного коліматора, ротатора Faraday і кристала, що переносяться. Для детального аналізу втрати вставки, викликаної волоконно-коліматором, будь ласка, зверніться до " Принципи коліматора. Ядро ізолятора в основному складається з ротатора Faraday і двох шматків клина LN . Чим вище коефіцієнт вимирання ротатора Фарадея, тим менша відбиваючість і менший коефіцієнт поглинання, тим менша втрата вставки. Як правило, втрата ротатора Faraday становить близько 0.02 ~ 0.06dB. Видно з (рис. 2), що після того, як промінь паралельного світла проходить через ядро ізолятора, він буде розділений на два паралельних променів o і e. Через властиві йому характеристики кристалів, що переносяться, no¹ne, o світло і е світло не можуть бути повністю зійшлися, викликаючи додаткову втрату.
3.2 Зворотна ізоляція (ізоляція) Зворотна ізоляція є одним з найважливіших показників ізолятора, який характеризує здатність ізолятора до зворотного світла передачі. Є багато факторів, які впливають на ізоляцію ізолятора, і конкретна дискусія полягає в наступному.
(1) Взаємозв'язок між ізоляцією і відстанню між поляризатором і ротатором Фарадея (2) Зв'язок між ізоляцією і поверхневою відбиваючістю оптичного елемента Тим більша відбиваюча оптичний елемент в ізоляторі, тим гірша зворотна ізоляція ізолятора. У процесі фактичного R має бути менше 0,25%, щоб переконатися, що Iso перевищує 40dB.
(3) Зв'язок між ізоляцією і кутом клина і інтервалами поляризатора. Кристал birefringent є оптичним ізолятором з yttrium vanadate (YVO4). Коли кут клина менше 2°, ізоляція швидко збільшується зі збільшенням кута. Коли кут клина перевищує 2°, зміна набагато менша, і приблизно стабільна приблизно на рівні 43,8дБ. Для оптичних ізоляторів з різних матеріалів ізоляція варіюється в залежності від кута клина. Оптична ізоляція мало змінюється зі збільшенням відстані, тому що ізоляція в основному залежить від кута між зворотним вихідним світлом і оптичною віссю.
(4) Найбільший вплив на ізоляцію має взаємозв'язок між ізоляцією і відносним кутом осі кристала Відносний кут двох поляризаторів і кришталева вісь ротатора. Коли різниця кутів перевищує 0,3 градуса, ізоляція не може бути більше 40dB. Є багато інших факторів, в основному співвідношення вимирання двох поляризаторів, товщина кристала і т.д. Щоб ізоляція була більшою за 40 кБ , необхідно також зробити: R1 і R2 рівними, менше 0,25%; затискач кристалічної осі променя Похибка кута менше 0. 57°тощо. Крім того, оскільки в фарадей ефекті, δ=VBL, V є не тільки функцією довжини хвилі, але і функцією температури, тому кут повороту Фарадей також зміниться з температурою, що також є одним з факторів.
3.3 Втрата повернення Втрата РЛ оптичного ізолятора відноситься до співвідношення оптичного інциденту живлення на ізоляторі в напрямку вперед і оптичної потужності, що повертається до вхідного порту ізолятора по шляху введення. Це важливий показник, тому що віддача сильна, ізоляція сильно вплине. Втрата віддачі ізолятора викликана невідповідністю показника заломлення компонентів і повітря, і відбиттям. Зазвичай втрата повернення, викликана планарними компонентами, становить 14dB
Зліва і справа відлуння може бути втрачено до більш ніж 60dB через антирефлекторне покриття і рельєфне полірування. Зворотна втрата оптичного ізолятора в основному походить від його колімованого оптичного шляху (тобто коліматора частини). За теоретичними розрахунками, коли кут нахилу становить 8°, то втрати віддачі більші за 65дБ. Зворотна втрата коліматора була проаналізована в принципі коліматора, будь ласка, зверніться до «Принципу коліматора».
3.4 Втрата PDL PDL, залежна від поляризації, відрізняється від втрати вставки. Це відноситься до максимальної зміни втрати вставки пристрою при зміні стану поляризації вхідного світла, тоді як інші параметри залишаються незмінними. Це показник, який вимірює ступінь поляризації втрати вставки пристрою. Для поляризаційних незалежних оптичних ізоляторів через наявність деяких компонентів, які можуть викликати поляризацію, неможливо досягти нульового PDL. Як правило, прийнятний PDL менше, ніж 0.2dB.
3.5 Режим поляризації дисперсія PMD
Поляризаційний режим дисперсії PMD відноситься до фази затримки сигнального світла, що проходить через пристрій в різних поляризаційних станах. В оптичних пасивних пристроях різні режими поляризації мають різні траєкторії розповсюдження і різні швидкості розповсюдження, що призвело до відповідної дисперсії режиму поляризації. При цьому, оскільки спектр джерела світла має певну пропускну здатність, це також викличе певну дисперсію. У високошвидкісних оптичних системах зв'язку PMD дуже важлива. У незалежному від поляризації оптичному ізоляторі два промені, породжені двосхилим кристалом поляризованого світла, передаються на різних фазах і групових швидкостях, тобто PMD, а основним його джерелом є кристал, що порушується, який використовується для розділення і конденсації o-light і e-light . Він може бути приблизний різницею шляхів ΓL двох лінійно поляризованих світлових променів. Дисперсія режиму поляризації: В ізольованому ізоляторі, незалежному від поляризації: Звичайно, PMD всього пристрою можна отримати, розрахувавши довжину оптичного шляху L кожного компонента. PMD в основному залежить від різниці індексу заломленості між електронним світлом і o-light, і тому має більший зв'язок з довжиною хвилі.
