Pasīvie optiskie komponenti - optiskais cirkulators
Ievads
Optiskie cirkulatori ir mikroiekārtas, un tos var veikt ar jebkuru portu skaitu, bet 3 un 4 portu versijas ir visizplatītākās. Tāpat ir parasta veidot asimetrisku versiju, kur pēdējā osta nepārvietojas ap pirmo. Lai gan tas ietaupa dažas izmaksas, tas nav vissvarīgākais iemesls tam. Ja mēs pārliecināmies, ka pēdējā osta nepārvietojas ap pirmo, mēs varam izmantot šo ierīci sistēmās, kurās mums nav nepieciešama (vai vēlaties) šī funkcija. Piemēram, ja ievadīšana pirmajam portam ir tieši savienota ar lāzeri, mēs noteikti nevēlamies, lai tajā tiktu atgriezti nepareizi signāli.
Viens no lielākajiem optisko cirkulācijas sūkņu objektiem ir relatīvi zems zudumu līmenis. Parastās ierīces zaudē portu-portu no 0,5 dB līdz 1,5 dB. Optiskie cirkulācijas sūkņi ir ļoti daudzpusīgas ierīces un to var izmantot daudzos lietojumos. Piemēram, divvirzienu saite, kas sastāv no divām šķiedru šķiedrām (viena katram virzienam), tiek multipleksēta uz vienas šķiedras virknes. To var izdarīt, lai ietaupītu šķiedras izmaksas. Protams, ja jūs kaut ko tādu darīsiet, jums ir jārūpējas par to, lai samazinātu saikni.
Darbības princips
Pašā optiskā cirkulācijas sūknim nav vienota vienkārša principa. Optiskie cirkulatori ir izgatavoti no optisko komponentu komplekta. Ir daudz dažādu dizainu, bet galvenais princips ir tāds pats kā optiskajam izolatoram. Cirkulācijas sūkņa pamatfunkcija ir parādīta attēlā. Gaisma, kas ienāk kādā konkrētā ostā, pārvietojas ap cirkulācijas sūkni un iziet nākamajā ostā. Gaisma, kas ienāk 1. ostā, atveras no ostas 2, ieejot ostā 2 atverot portu 3 un tā tālāk. Ierīce darbojas simetriski ap apli.
Gaisma, kas pārvietojas vienā virzienā caur Faraday rotatoru, ir polarizēta vienā virzienā. Gaisma, kas nonāk Faraday rotatorā no pretējā virziena, ir pagriezta pretējā virzienā (attiecībā pret gaismas izplatīšanās virzienu). Vēl viens veids, kā to aplūkot, ir teikt, ka gaisma vienmēr rotē tajā pašā virzienā attiecībā pret rotatoru, neatkarīgi no tā virziena. To sarežģī neparedzama polarizācija. Mēs varam filtrēt nevēlamo polarizāciju, bet mēs to zaudētu (vidēji) pusē mūsu gaismas - un bieži vien daudz vairāk. Tātad mēs nodalām incidentu „ray” divos ortogonāli polarizētos staros un katru polarizāciju apstrādājam atsevišķi. Pēc tam divas staru puses tiek atkārtoti apvienotas, pirms tās tiek izvadītas uz galamērķa ostu.
Šeit ir skaitlis, kas parāda 3 portu optisko cirkulatoru. Tās komponenti darbojas šādi:
Polarizējošā staru sadalītāja kubs : šī ierīce atdala ievades staru divos ortogonāli polarizētos staros.
Blokšņojošs bloks, kas bloķē : Tas ir tikai divkāršojoša materiāla bloks, kas sagriezts 45 ° leņķī pret optisko asi. Radiofragments, kas ir normāls gaisa kristāla interfeisam, ir sadalīts divos ortogonālās polarizācijas staros. Parastais starojums netiek atcelts un iziet cauri nemainīgam. Ārkārtas staru atstāj leņķī pret normālu.
Faraday rotators un fāzes plāksne : šī kombinācija vienā virzienā ir pilnīgi nemainīga! (Attēlā tas ir labās-kreisās puses virziens.) Pretējā virzienā ienākošās gaismas polarizācija tiek pagriezta par 90 °. No kreisās uz labo pusi Faraday rotators nodrošina fāzes rotāciju 45 ° (pulksteņrādītāja virzienā) un fāzes plāksne pagriež vēl 45 ° (arī pulksteņrādītāja virzienā). Tādējādi mēs iegūstam neto 90 ° pulksteņa rādītāja virzienā. Pa labi no kreisās puses fāzes plāksne pagriež gaismu tādā pašā virzienā (attiecībā pret gaismas staru virzienu) kā iepriekš, tas ir, pretēji pulksteņrādītāja virzienam 45 °. Faraday rotators tomēr pagriež fāzi pretējā virzienā (attiecībā pret staru virzienu), kā tas bija agrāk, tas ir, pulksteņrādītāja virzienā ar to pašu 45 °. Tas ir fāze tiek pagriezta pretējā virzienā. Tādējādi polarizācijas neto izmaiņas. (Protams, praksē ir zaudējumi, kas rodas ierīces pārdomu un nepilnību dēļ.)
Kā parādīts 3-portu optiskajā cirkulācijas sūknī, gaisma no 1. porta uz 2. portu pārvietojas šādi:
1. Ieeja 1. portā ir sadalīta divos atsevišķos ortogonālās polarizācijas staros. “Parastais” starojums iziet cauri bez lūzuma, bet ortogonāli polarizētais “ārkārtas” starojums tiek atspiests (attēlā augšup).
2. Abi stari virzās no kreisās puses uz labo pusi caur Faraday rotatora un fāzes palēnināšanas plāksnēm. Abi stari ir pagriezti par 90 °.
3. Abi stari pēc tam sastopas ar otru divkāršojošu bloku (B bloks), kas ir identisks pirmajam. Fāzes rotācijas ietekme iepriekšējā stadijā bija staru stāvokļa maiņa. A bloks, kas bija parastais starojums (un nav bijis refraktēts), kļūst par ārkārtas staru B blokā (un tas tiek lauzts B blokā). Ārkārtas starojums A blokā (augšējais ceļš attēlā) kļūst par parasto staru B blokā (un tas nav atcelts B blokā). Gaisma tiek pārtraukta un atkārtoti apvienota, kā parādīts attēlā. Tad tas tiek izvadīts uz 2. portu.
Savienojums ar šķiedru ieejā un izvadā parasti izmantotu kāda veida lēcu. Parasti šeit var izmantot GRIN objektīvu. Ceļš no 2. porta līdz 3. portam ir nedaudz vairāk iesaistīts:
1. Gaisma, kas ievada no 3. porta, ir sadalīta B blokā.
2. Braucot pretējā virzienā, abu staru polarizācija nav mainījusies.
3. Asiņojošs bloks A tagad šķērso augšējo gaismu nemainīgs, bet pārvieto apakšējo. 4. Abi stari pēc tam tiek atkārtoti apvienoti, izmantojot reflektora prizmu un polarizējošo staru kūļa kubu.
Piezīme. Ja pievienojat tikai 1. un 2. portu, optisko cirkulatoru var izmantot kā optisko izolatoru . Patiešām, ja jūs atstājat staru kūļa un reflektora prizmu, jums ir lielisks (ļoti zems zudums) polarizācijas neatkarīgs izolators. Ceļš no 3. porta līdz 1. portam var tikt konstruēts, pievienojot papildu komponentus; tomēr vairumam lietojumprogrammu tas nav nepieciešams, jo mēs nevēlamies, lai savienojums starp portu 3 un portu 1 vēlētos.
Secinājums
Ir daudzi veidi, kā izveidot optiskos cirkulācijas sūkņus (gan 3, gan 4 portu). Visi šie veidi izmanto komponentu kombinācijas un līdzīgus principus, kas aprakstīti iepriekš. Lielākā problēma ar optiskajiem cirkulācijas sūkņiem ir tā, ka sastāvdaļas ir jāražo ļoti tuvu un ļoti precīzi jānovieto. Tādējādi izmaksas ir salīdzinoši augstas. Tomēr FOCC var atrast rentablus optiskos cirkulācijas sūkņus .
