Пассивные компоненты оптоволоконных систем 3 лекция

Пассивные компоненты оптоволоконных систем 3 лекция

Соединения волокон • Неразъемные (механическое соединение) Наиболее надежное и качественное – сварка, менее надежное и менее качественное – склейка. Второе более дешево и допускает возможность работы, без дорогостоящего оборудования, «на коленке» • Разъемные с помощью оптических коннекторов (разъемов)

Неразъемные соединения Дополнительные потери при соединении двух одномодовых волокон где w 1 и w 2 — радиусы модовых пятен свариваемых волокон; d — смещение сердцевины, аппроксимированное по смещению оболочки. Стандартом (G. 652) допускается значение αw < 0, 04 d. B

Метод центрирования

Совмещение двух свариваемых волокон при боковом освещении

Процесс сварки – стохастический процесс

Механическое соединение волокон • Капиллярное механическое соединение • Полированной втулкой • Эластомерные механические соединения • Одновременное сращивание многих волокон

Потери Френеля на соединениях Формулы Френеля определяют коэффициент пропускания и отражения при прохождении света через границу двух сред. Тонкая прослойка воздуха (или иного вещества) между двумя даже идеально отполированными торцами волокон приводит к отражению, а, следовательно, вносит дополнительные потери.

Это равно 4%-ной потере уровня сигнала в каждом интерфейсе (из стекла в воздух или из воздуха в стекло). Следовательно, общее количество теряемой энергии равно 8%. При оценке потери мощности в канале связи это соответствует потере примерно 0, 17 д. Б на интерфейс между волокном и воздухом и 0, 34 д. Б на соединение двух волокон.

Потери при несовпадении диаметров или числовых аппертур

Оценка потерь при несовпадении диаметров и числовых аппертур Величина потерь взаимна – она не зависит от направления распространения света

Выравнивание

Капиллярное выравнивание

Полированной втулкой

Эластомерное соединение

Одновременное соединение многих волокон

Коннекторы используются для разъемного соединения оптических устройств. В устройстве, которое постоянно подключается и отключается, тем не менее, необходимо достичь оптических параметров, сравнимых с параметрами неразъемных соединений • Повторяемость • Долговечность • Простота • Экономичность

Коннектор в разрезе

Соединение с окном и линзой

Вид коннектора спереди

Соединители • Эти устройства служат для соединения нескольких линий в одну или, наоборот, для разветвления одной линии на несколько окончаний. • Термин (это относится к терминологии во многих новых отраслях) неудачен. Соединитель на английском языке звучит как коннектор

Виды соединителей

Примеры устройств разветвителей Оптический двухполюсный направленный ответвитель (а) и типа «звезда» (б): 1 — сердцевина; 2 — зеркало; 3 — оболочка

Пример: направленный ответвитель со сваренными волокнами

Принцип работы оптического ответвителя

• при ф0= 0 — входная мощность направляется в ответвление 3 при нулевом значении на выходе 4; • при фо = 90° — будет иметь место 50% перераспределение (3 д. Б ответвитель); • при ф0 = 180° — входная мощность направляется в ответвление 4 при нулевом значении на выходе 3.

Принцип работы устройств связи, селективных к длине волны а — с решеткой; б — с призмой; в — с интерференционным фильтры; г — с поглощающим фильтром; / — градиентная цилиндрическая линза; 2 — дифракционная решетка; 3 — хроматический фильтр; 4 — призма; 5 — отражающее покрытие; 6 — селективные фотодетекторы

Фильтры Одним из перспективных элементов, позволяющих решать весь спектр задач фильтрации оптических сигналов, является устройство на основе с многослойным покрытием тонкой интерференционной пленкой (интерференционный фильтр).

Принцип работы интерференционного фильтра

Способы встраивание фильтров в волоконно-оптическую линию

Оптические изоляторы это устройства, имеющие большой коэффициент пропускания оптического излучения в прямом направлении и весьма малый – в обратном. Такие устройства обычно применяются в высокоскоростных линиях для устранения влияния на полупроводниковый излучатель света, рассеянного в оптической линии передачи сигналов (на разъемных соединителях, участках сварки волокна, разветвителях и на неоднородностях материала непосредственно в волоконно-оптическом кабеле).

Действие оптических изоляторов всегда основано на магнитооптическом эффекте Фарадея

Оптический циркулятор

Согласующие элементы