ВОЛЗ - Урок 009. Пасивні компоненти волс

волс, fiber, компоненты

Пасивні компоненти волоконно-оптичних ліній зв'язку поділяються на такі види:

• оптичні з'єднувачі та розгалужувачі ;
• Оптичні конвертери;
• Оптичні ізолятори;
• Оптичні комутатори.

Розгалужувачі

Найбільш важливими пасивними компонентами ВОЛЗ є оптичні з'єднувачі та розгалужувачі, які служать для об'єднання або роз'єднання оптичних сигналів.

Характеристики розгалужувачів

1. Перехідне загасання , що є відношенням оптичної потужності на одному з виходів розгалужувача до загальної вихідної потужності
   
2. надлишковими втратами, рівними відношенню загальної вхідної потужності до загальної вихідної потужності
   
3. розв'язкою (ізоляцією) - впливом відбитої потужності відгалуження 4 на відгалуження 3 (при P _1,2 = 0)
   

Дільники оптичної потужності

Неселективні розгалужувачі поділяють на два основні типи:

• Т образні, побудовані за принципом відгалуження кінцевих пристроїв від головного ствола лінії,
• зіркоподібні.

Втрати при розподілі потужності випромінювання в системі з Т образними з'єднувачами зростають пропорційно числу абонентів, а в системі із зіркоподібними розгалужувачами - пропорційно логарифму числа кінцевих пристроїв N. Так в системі з 20-ма кінцевими пристроями загальні втрати становлять у першому випадку 130 дБ, а в другому - 28 дБ. Тому в системах з великою кількістю абонентів є доцільним застосування зіркоподібних з'єднувальних пристроїв.

За своєю конструкцією розгалужувачі поділяють на дві основні групи:

• біконічні, у яких випромінювання передається через бічну поверхню волоконних світловодів;
• торцеві, у яких випромінювання передається через торець оптичних волокон.

У розгалужувачах з допоміжними елементами широко використовують діелектричні циліндричні лінзи, що є відрізком градієнтного волоконного світловоду з параболічним профілем показника заломлення.

Зіркоподібний розгалужувач складається з циліндричного корпусу зі скляним змішувальним стрижнем. Один з кінців змішувального стрижня є сферичним дзеркалом, а на інший кінець нанесено покриття, що просвітлює.

Направлений відгалужувач

Спрямований відгалужувач дозволяє передавати потужність в одному напрямку (від 1 до 3), тоді як потужність на тій же довжині хвилі приймається з іншого напрямку та передається від 3 до 2.

Також спрямовані відгалужувачі використовуються як фільтри в рефлектометрах для вимірювання параметрів оптичних волокон.

Оптичні мультиплексори та демультиплексори

Мультиплексування дозволяє збільшити інформаційну ємність ВОЛЗ. Застосовувані в лініях пристрої для об'єднання сигналів з різними довжинами хвиль (мультиплексори) і роз'єднання (демультиплексори) повинні мати малі внесені втрати в області вузької смуги пропускання і забезпечувати високий ступінь ізоляції між каналами.

До основних параметрів, які в даний час використовуються для опису мультиплексора в мережах ущільнення WDM:

• Смуга пропускання каналу
• 0,5 дБ смуга частот
• відхилення смуги пропускання
• максимальні втрати, що вносяться
• допустиме відхилення центральної смуги довжини хвилі
• ізоляція сусіднього каналу
• канальний інтервал
• 30 дБ смуга частот
• 30 дБ показник якості або FOM

Далі представлені способи формування мультиплексорів та його компоненти.

Демультиплексори розкладають світловий пучок на його довжини хвиль за допомогою дифракційної решітки.

Волоконно-оптичні фільтри з фіксованою характеристикою

Такі фільтри можуть здійснювати обмеження або з одного боку або з двох сторін діапазону довжин хвиль. У разі смуга пропускання становить від 1 нм (вузька смуга пропускання) до 60 нм (широка смуга пропускання).

Настроювані волоконно-оптичні фільтри

Вибір довжини хвилі в таких фільтрах може здійснюватися зміною кута нахилу площини фільтра, його переміщенням лінійним або обертанням.

Волоконно-оптичні інтерференційні фільтри WDM

На основі розглянутих вище двополюсних інтерференційних фільтрів створено ряд багатовхідних селекторів, які застосовуються для мультиплексування та демультиплексування світлових хвиль у ближній інфрачервоній області оптичного діапазону. Вони будуються на основі триполюсного дільника (непоглащаючого інтерференційного фільтра), що працює при кутах падіння до 45 про , з тим, щоб можна було використовувати як передане, так і відображене світло.

Мультиплексори щільного хвильового мультиплексування (DWDM)

Мультиплексори щільного хвильового мультиплексування мають значно менший крок між довжинами хвиль, ніж звичайні WDM мультиплексори. Пучок світла даних мультиплексорах проходить через дифракційну структуру демультиплескора і розкладається на складові довжини хвиль і також у зворотному порядку кілька довжин хвиль мультиплексуються в один пучок.

Хвильові конвертери

У ряді випадків, крім фільтрації та мультиплексування сигналів з різними довжинами хвиль, виникає необхідність перетворення однієї довжини хвилі на іншу, що називається конвертуванням довжини хвилі. Принцип дії пристроїв, що здійснюють дане перетворення, заснований на використанні нелінійного ефекту в оптичних волокнах, наприклад, у волокнах зі зміщеною нульовою дисперсією (https://evileg.com/ru/post/25/), який призводить до явища чотирихвильового змішування .

В цьому випадку довжина хвилі перетвореного випромінювання визначається з виразу:

₀ - довжина хвилі основного випромінювання;
_N - довжина хвилі основного випромінювання;

Інший спосіб реалізації оптичного конвертера заснований на ефектах нелінійної взаємодії двох оптичних сигналів різної довжини хвилі, у результаті якого утворюється сигнал нової довжини хвилі. Даний принцип може бути здійснений на використанні сегнетодіелектриків, наприклад, кристалі ніобату літію, зі створеною в ньому періодичною поляризацією, що забезпечує посилення взаємодії оптичних хвиль.

Оптичні ізолятори

У високошвидкісних волоконно-оптичних системах передачі інформації захисту лазерних діодів від паразитних спотворень із боку кабелю застосовують оптичні ізолятори.