- 1. Разветвители
- 2. Делители оптической мощности
- 3. Направленный ответвитель
- 4. Оптические мультиплексоры и демультиплексоры
- 5. Волоконно-оптические фильтры с фиксированной характеристикой
- 6. Настраиваемые волоконно-оптические фильтры
- 7. Волоконно-оптические интерференционные фильтры WDM
- 8. Мультиплексоры плотного волнового мультиплексирования (DWDM)
- 9. Волновые конвертеры
- 10. Оптические изоляторы
Пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи подразделяются на следующие виды:
- оптические соединители и разветвители ;
- оптические конвертеры;
- оптические изоляторы;
- оптические коммутаторы.
Разветвители
Наиболее важными пассивными компонентами ВОЛC являются оптические соединители и разветвители, которые служат для объединения или разъединения оптических сигналов.
Характеристики разветвителей
-
Переходное
затухание
, представляющим собой отношение оптической мощности на одном из выходов разветвителя к общей выходной мощности
-
избыточными потерями, равными отношению общей входной мощности к общей выходной мощности
-
развязкой (изоляцией) — влиянием отраженной мощности ответвления 4 на ответвление 3 (при P
1,2
= 0)
Делители оптической мощности
Неселективные разветвители подразделяют на два основных типа:
- Т образные, построенные по принципу ответвления оконечных устройств от главного ствола линии,
- звездообразные.
Потери при распределении мощности излучения в системе с Т образными соединителями возрастают пропорционально числу абонентов, а в системе со звездообразными разветвителями — пропорционально логарифму числа оконечных устройств N. Так в системе с 20-ю оконечными устройствами общие потери составляют в первом случае 130 дБ, а во втором — 28 дБ. Поэтому в системах с большим количеством абонентов целесообразно применение звездообразных соединительных устройств.
По своей конструкции разветвители разделяют на две основные группы:
- биконические, в которых излучение передается через боковую поверхность волоконных световодов;
- торцевые, в которых излучение передается через торец оптических волокон.
1 — входной волоконный световод;
2 и 3 — выходные волоконные световоды
1 — вход ной волоконный световод,
2 и 3 — выходные волоконные световоды
В разветвителях со вспомогательными элементами широко используют диэлектрические цилиндрические линзы, представляющие собой отрезок градиентного волоконного световода с параболическим профилем показателя преломления.
а — с частично отражающим покрытием;
б — без отражающего покрытия;
Световоды:
1 — входной волоконный световод;
2 и 3 — выходные волоконные световоды.
Звездообразный разветвитель состоит из цилиндрического корпуса со стеклянным смесительным стержнем. Один из концов смесительного стержня представляет собой сферическое зеркало, а на другой конец нанесено просветляющее покрытие.
1 — пучок волоконных световодов;
2 — смесительный стержень;
3 — сферическое зеркало;
4 — просветляющее покрытие.
Направленный ответвитель
Направленный ответвитель позволяет передавать мощность в одном направлении (от 1 до 3), тогда как мощность на той же длине волны принимается с другого направления и передается от 3 до 2.
Также направленные ответвители используются как фильтры в рефлектометрах для измерения параметров оптических волокон.
Оптические мультиплексоры и демультиплексоры
Мультиплексирование позволяет увеличить информационную емкость ВОЛС. Применяемые в линиях устройства для объединения сигналов с различными несущими длинами волн (мультиплексоры) и разъединения (демультиплексоры) должны иметь малые вносимые потери в области узкой полосы пропускания и обеспечивать высокую степень изоляции между каналами.
К основным параметрам , которые в настоящее время используются для описания мультиплексора в сетях уплотнения WDM:
- полоса пропускания канала
- 0,5 дБ полоса частот
- отклонение полосы пропускания
- максимальные вносимые потери
- допустимое отклонение центральной полосы длины волны
- изоляция соседнего канала
- канальный интервал
- 30 дБ полоса частот
- 30 дБ показатель качества или FOM
Далее представлены способы формирования мультиплексоров и их компоненты.
а — с дифракционной решеткой;
б — с интерференционным фильтром;
в — с призмой;
г — с поглощающим фильтром;
Компоненты мультиплексоров:
1 — градиентная цилиндрическая линза;
2 — дифракционная решетка;
3 — хроматический фильтр;
4 — призма;
5 — отражающее покрытие;
6 — селективный фотодетектор.
Демультиплексоры раскладывают световой пучок на составляющие его длины волн посредством дифракционной решетки.
1 — входной волоконный световод;
2 — выходные волоконные световоды;
3 – объектив;
4 – дифракционная решетка.
Волоконно-оптические фильтры с фиксированной характеристикой
Такие фильтры могут осуществлять ограничение либо с одной стороны, либо с двух сторон диапазона длин волн. В последнем случае полоса пропускания составляет от 1 нм (узкая полоса пропускания) до 60 нм (широкая полоса пропускания).
Настраиваемые волоконно-оптические фильтры
Выбор длины волны в таких фильтрах может осуществляться изменением угла наклона плоскости фильтра, его линейным перемещением или вращением.
Волоконно-оптические интерференционные фильтры WDM
На основе рассмотренных выше двухполюсных интерференционных фильтров создан ряд многовходовых селекторов, которые применяются для мультиплексирования и демультиплексирования световых волн в ближней инфракрасной области оптического диапазона. Они строятся на основе трехполюсного делителя (непоглащающего интерференционного фильтра), работающего при углах падения до 45 о , с тем, что бы можно было использовать как передаваемый, так и отраженный свет.
Мультиплексоры плотного волнового мультиплексирования (DWDM)
Мультиплексоры плотного волнового мультиплексирования обладают значительно меньшим шагом между длинами волн, чем обычные WDM мультиплексоры. Пучок света в данных мультиплексорах проходит через дифракционную структуру демультиплескора и раскладывается на составляющие длины волн и также в обратном порядке несколько длин волн мультиплексируются в один пучок.
а — на одной волновод пластине;
б — на двух волновод пластинах.
Волновые конвертеры
В ряде случаев, помимо фильтрации и мультиплексирования сигналов с различными длинами волн, возникает необходимость преобразования одной длины волны в другую, что называется конвертированием длины волны. Принцип действия устройств, осуществляющих данное преобразование, основан на использовании нелинейного эффекта в оптических волокнах, например, в волокнах со смещенной нулевой дисперсией , который приводит к явлению четырехволнового смешения.
В этом случае длина волны преобразованного излучения определяется из выражения:
λ
0
- длина волны основного излучения;
λ
N
- длина волны основного излучения;
Другой способ реализации оптического конвертера основан на эффектах нелинейного взаимодействия двух оптических сигналов различной длины волны, в результате которого образуется сигнал новой длины волны. Данный принцип может быть осуществлен на использовании сегнетодиэлектриков, например, кристалле ниобата лития, с созданной в нем периодической поляризацией, обеспечивающей усиление взаимодействия оптических волн.
Оптические изоляторы
В высокоскоростных волоконно-оптических системах передачи информации для защиты лазерных диодов от паразитных искажений со стороны кабеля применяют оптические изоляторы.
1 — поляризатор;
2 — ячейка Фарадея;
3 — анализатор.