Pasyvūs optiniai komponentai - optinis cirkuliatorius
Įvadas
Optiniai cirkuliatoriai yra mikrooptiniai įrenginiai ir gali būti pagaminti bet kokiu skaičiumi uostų, tačiau dažniausiai yra 3 ir 4 prievadų versijos. Be to, yra įprasta sukurti asimetrišką versiją, kurioje paskutinis uostas neperkelia pirmojo. Nors tai taupo tam tikrą kainą, tai nėra svarbiausia priežastis. Jei įsitikinsime, kad paskutinis prievadas neperkelia pirmojo, mes galime naudoti įrenginį sistemose, kur mums nereikia (ar nenorime) šios funkcijos. Pavyzdžiui, jei įėjimas į pirmąjį prievadą yra tiesiogiai prijungtas prie lazerio, mes tikrai nenorime, kad grįžtamieji signalai būtų grąžinti į jį.
Vienas iš puikių optinių cirkuliatorių atrakcionų yra santykinai mažas nuostolių lygis. Tipiniai prietaisai praranda 0,5–1,5 dB. Optiniai cirkuliatoriai yra labai universalūs prietaisai ir gali būti naudojami daugeliu atvejų. Pavyzdžiui, dvikryptis ryšys, sudarytas iš dviejų pluoštų juostų (po vieną kiekvienai krypčiai), kartojamas ant vienos pluošto dalies. Tai gali būti padaryta siekiant sutaupyti pluošto kainą. Žinoma, jei padarėte kažką panašaus, jums reikės ypatingai rūpintis, kad būtų sumažintos nuorodos.
Veiklos principas
Pats savaime nėra vieno paprasto principo už optinio cirkuliatoriaus. Optiniai cirkuliatoriai yra pagaminti iš optinių komponentų. Yra daug skirtingų konstrukcijų, tačiau pagrindinis principas yra toks, kaip ir optinis izoliatorius. Pagrindinė cirkuliacinės sistemos funkcija parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje. Šviesa, patekusi į bet kurį tam tikrą uostą, vyksta aplink cirkuliatorių ir išeina iš kito uosto. Šviesa, įeinanti į 1 prievadą, palieka 2 prievadą, įplaukdama į 2 prievadą palieka 3 ir tt Prietaisas simetriškai veikia aplink apskritimą.
Šviesa, važiuojanti viena kryptimi per Faradėjaus rotatorių, turi poliarizaciją viena kryptimi. Šviesa, patekusi į Faradėjaus rotatorių iš priešingos krypties, fazė sukasi priešinga kryptimi (atsižvelgiant į šviesos sklidimo kryptį). Kitas būdas žiūrėti į tai yra tai, kad šviesa visada pasukama ta pačia kryptimi rotatoriaus atžvilgiu, nepriklausomai nuo važiavimo krypties. Tai apsunkina nenuspėjamos poliarizacijos buvimas. Mes galėtume filtruoti nepageidaujamą poliarizaciją, bet mes prarastume (vidutiniškai) pusę mūsų šviesos, o tai dažnai ir daug daugiau. Taigi atskiriame incidentą „ray“ į du ortogoninius poliarizuotus spindulius ir kiekvieną poliarizaciją apdorojame atskirai. Po to dvi spinduliuotės pusės vėl sujungiamos prieš išleidžiant jas į paskirties uostą.
Čia yra pavaizduotas pagrindinis 3-portų optinis cirkuliatorius. Jo komponentai veikia taip:
Poliarizuotas spindulių skaidiklio kubas : šis įrenginys skiria įvesties spindulį į du ortogoninius poliarizuotus spindulius.
Blokuojantis „pasislinkimo“ blokas : tai tik dvigubos medžiagos, supjaustytos 45 ° kampu į optinę ašį, blokas. Spindulinis incidentas, esantis normalioje oro kristalo sąsajoje, yra padalintas į du stačiakampio poliarizacijos spindulius. Įprasta spinduliuotė nėra perpjauta ir nepaliestas. Neeilinis spindulys yra suspaustas kampu į įprastą.
Faradėjaus rotatorius ir fazės plokštė : šis derinys visiškai nepastebėtas vienoje kryptimi! (Paveiksle tai yra dešinė-į kairę.) Priešinga kryptimi gaunamos šviesos poliarizacija pasukama 90 °. Kairėje-dešinėje pusėje Faradėjaus rotatorius sukelia 45 ° (laikrodžio rodyklės) fazės sukimąsi ir fazės plokštė sukasi šviesą dar 45 ° (taip pat ir pagal laikrodžio rodyklę). Taigi, mes gauname 90 ° kampą pagal laikrodžio rodyklę. Į dešinę į kairę fazės plokštė sukasi šviesą ta pačia kryptimi (atsižvelgiant į šviesos spindulio kryptį), kaip ir anksčiau, ty prieš laikrodžio rodyklę 45 ° kampu. Tačiau Faradėjaus rotatorius sukasi fazę priešinga kryptimi (atsižvelgiant į spindulio kryptį), kaip ir anksčiau, tai yra, pagal laikrodžio rodyklę tuo pačiu 45 °. Tai yra fazė pasukama priešinga kryptimi. Taigi poliarizacijos neto pokytis nėra. (Žinoma, praktikoje yra nuostolių dėl prietaisų gamybos atspindžių ir trūkumų.)
Kaip parodyta 3 prievadų optiniame cirkuliatoriuje, šviesa keliauja iš 1 prievado į 2 prievadą taip:
1. Spindulio įvestis į 1 prievadą padalinta į du atskirus stačiakampių poliarizacijų spindulius. „Įprasta“ spinduliuotė praeina be lūžio, bet ortogoniškai poliarizuotas „ypatingasis“ spindulys yra suspaustas (paveiksle pavaizduotas aukštyn).
2. Abu spinduliai eina iš kairės į dešinę per Faradėjaus rotatorių ir fazės sulėtėjimo plokštes. Abu spinduliai pasukami 90 ° kampu.
3. Tada abu spinduliai susitinka su kitu dvipusiu stūmimo bloku (B blokas), identišku pirmajam. Fazės sukimosi poveikis ankstesniame etape buvo keisti spindulių būklę. Spindulys, kuris buvo paprastas spindulys A bloke (ir nebuvo refraktuotas), tampa išskirtiniu spinduliu B bloke (ir yra suskaidytas B bloke). Neeilinis spindulys A bloke (viršutinė trajektorija paveiksle) tampa paprastu spinduliu B bloke (ir nėra suskaidytas B bloke). Šviesa susitraukia ir vėl sujungiama taip, kaip parodyta. Tada jis išeina į 2 prievadą.
Įvesties ir išvesties prijungimas prie pluošto paprastai naudoja tam tikrą lęšį. Paprastai čia gali būti naudojamas GRIN objektyvas. Kelias nuo 2 prievado iki 3 prievado yra šiek tiek daugiau:
1. Iš 3 prievado įvedama šviesa padalijama į B bloką.
2. Važiavimas atvirkštine kryptimi abiejų spindulių poliarizacija nepakitusi.
3. Blauzdinis blokas A dabar nekeičia viršutinės spinduliuotės, tačiau apačioje jis yra tolesnis. 4. Tada abu spinduliai iš naujo sujungiami naudojant reflektoriaus prizmę ir poliarizuojančio pluošto pluošto kubą.
Pastaba: Jei prijungiate tik 1 ir 2 prievadus, optinį cirkuliatorių galima naudoti kaip optinį izoliatorių . Iš tiesų, jei paliksite pluošto plokštelės kubą ir reflektoriaus prizmę, turite puikų (labai mažo nuostolio) poliarizacijos nepriklausomą izoliatorių. Kelias nuo 3 prievado iki 1 prievado galima sukurti pridedant papildomus komponentus; vis dėlto daugeliui programų tai nereikalinga, nes nenorime, kad ryšys nuo 3 prievado iki 1 prievado vis tiek būtų.
Išvada
Yra daug būdų statyti optinius cirkuliatorius (tiek 3, tiek 4). Visi šie būdai naudoja komponentų derinius ir panašius principus, kaip aprašyta aukščiau. Didžiausia problema, susijusi su optiniais cirkuliatoriais, yra tai, kad komponentai turi būti pagaminti labai arti tolerancijos ir išdėstyti labai tiksliai. Dėl to išlaidos yra gana didelės. Tačiau FOCC galite rasti ekonomiškų optinių cirkuliatorių .