ВОЛС - Урок 009. Пассивные компоненты волс

волс, fiber, компоненты

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

1. Переходное затухание , представляющим собой отношение оптической мощности на одном из выходов разветвителя к общей выходной мощности
   
2. избыточными потерями, равными отношению общей входной мощности к общей выходной мощности
   
3. 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.

В разветвителях со вспомогательными элементами широко используют диэлектрические цилиндрические линзы, представляющие собой отрезок градиентного волоконного световода с параболическим профилем показателя преломления.

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.

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.

Демультиплексоры раскладывают световой пучок на составляющие его длины волн посредством дифракционной решетки.

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.

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.