Passiivsed optilised komponendid - optiline tsirkulaator
Sissejuhatus
Optilised tsirkulaatorid on mikrooptilised seadmed ja neid saab teha ükskõik millise arvuga sadamates, kuid kõige levinumad on 3 ja 4 pordiversiooni. Samuti on tavaline, et ehitatakse asümmeetriline versioon, kus viimane sadam ei ringi esimesse. Kuigi see säästab mõningaid kulusid, ei ole see kõige olulisem põhjus. Kui me veendume, et viimane sadam ei ringi esimesele, saame seadet kasutada süsteemides, kus me seda funktsiooni ei vaja (või ei soovi). Näiteks kui esimese pordi sisend on laseriga otseselt ühendatud, siis me ei taha kindlasti, et valesid signaale tagasi tagastataks.
Üks optiliste ringluspumpade suurepärastest vaatamisväärsustest on suhteliselt madal kahju. Tüüpilised seadmed annavad port-port-kadu vahemikus 0,5 dB kuni 1,5 dB. Optilised tsirkulaatorid on väga mitmekülgsed seadmed ja neid võib kasutada paljudes rakendustes. Näiteks, kahesuunaline lüli, mis koosneb kahest kiudsuunast (üks iga suuna jaoks), multipleksitakse ühe kiudude kihi peale. Seda võib teha kiu maksumuse säästmiseks. Muidugi, kui sa tegid midagi sellist, peate olema eriti ettevaatlik, et minimeerida linki peegeldusi.
Tegevuspõhimõte
Iseenesest ei ole optilise ringluspumba taga ühtegi lihtsat põhimõtet. Optilised tsirkulaatorid on valmistatud optiliste komponentide komplektist. On palju erinevaid konstruktsioone, kuid peamine põhimõte on nagu optiline isolaator. Tsirkulaatori põhifunktsiooni on illustreeritud alloleval joonisel. Mingis konkreetses sadamasse sisenev valgus liigub ringlusse ja väljub järgmisest sadamast. Valgus, mis siseneb sadamasse 1, väljub sadamast 2, sisenedes sadamasse 2 ja väljub sadamast 3 jne. Seade töötab ringi ümber sümmeetriliselt.
Ühes suunas Faraday rotaatori kaudu liikuv valgus pöörleb ühes kindlas suunas. Faraday rotaatorisse vastassuunas sisenev valgus on selle faasi pööratud vastupidises suunas (valguse levimise suunas). Teine võimalus seda vaadelda on öelda, et valgust pööratakse pöörleva pöörde suunas alati samas suunas, olenemata selle liikumissuunast. Seda raskendab ettearvamatu polarisatsiooni olemasolu. Me võime filtreerida soovimatu polariseerumise välja, kuid me kaotaksime (keskmiselt) poole meie valgusest - ja tihti palju rohkem. Seega eraldame intsidendi “ray” kaheks ortogonaalselt polariseeritud kiireks ja käsitleme iga polariseerimist eraldi. Seejärel kombineeritakse ray kaks poolaastat enne, kui nad saadetakse sihtpunkti.
Siin on joonis, mis näitab kolme pordi optilist tsirkulaatorit. Selle komponendid toimivad järgmiselt:
Polariseeriv tala jagaja kuubik : see seade eraldab sisendkiire kaheks ortogonaalselt polariseeritud kiireks.
Katkestav „Walk-off” plokk : see on ainult kahekordse materjali plokk, mis on lõigatud 45 ° võrra optilise telje suunas. Õhukristalliliidese normaalsel kiirusel esinev kiirgus jaguneb kaheks ortogonaalse polarisatsiooni kiireks. Tavaline kiirgus ei murdu ja läbib muutmata. Erakordne kiirgus murdub normaalse nurga all.
Faraday pööramine ja faasiplaat : see kombinatsioon läbib valguse ühes suunas täiesti muutumatuna! (Joonisel on see paremale-vasakule suunas.) Vastassuunas pööratakse sissetuleva valguse polarisatsiooni 90 ° võrra. Vasak-parempoolses suunas annab Faraday rotaator 45 ° (pöörake päripäeva) faasi pöörlemist ja faasiplaat pöörab valgust veel 45 ° (ka päripäeva). Seega saame 90 ° päripäeva pöörlemist. Paremale-vasakule suunates pöörab faasiplaat valgust samas suunas (valguskiire suunas) nagu varem, see tähendab 45 ° -ga vastupäeva. Faraday rotaator pöörab aga faasi vastupidises suunas (kiiruse suuna suhtes), nagu see oli varem, see tähendab päripäeva sama 45 ° võrra. See tähendab, et faasi pööratakse vastupidises suunas. Seega polariseerumine ei muutu. (Loomulikult tekivad praktikas ka seadmed, mis tulenevad seadmete valmistamise peegeldustest ja puudustest.)
Nagu on näidatud 3-pordi optilises tsirkulaatoris, liigub valgus Port 1-st Port 2-le järgmiselt:
1. Pordi 1 kiirsisend jaotatakse kaheks eraldi ortogonaalse polarisatsiooni kiireks. "Tavaline" kiirgus läbib ilma murdumiseta, kuid ortogonaalselt polariseeritud "erakorraline" riba murdub (joonisel ülespoole).
2. Mõlemad kiirgused liiguvad vasakult paremale Faraday rotaatori ja faasi aeglustusplaatide kaudu. Mõlemad kiired pööratakse 90 °.
3. Seejärel kohtuvad kaks kiirt teise kahekordse katkestusblokiga (plokk B), mis on identne esimesega. Faasi pöörlemise mõju eelmises etapis oli kiirte vahetamine. Kiirus, mis oli plokis A tavaline kiirgus (ja ei olnud murdunud), muutub plokis B erakorraliseks kiireks (ja see murdub plokis B). Plokis A (joonisel kujutatud ülemine tee) olev erakordne kiirgus muutub plokis B tavaliseks kiireks (ja seda ei lõhketa plokis B). Valgus murdub ja kombineeritakse vastavalt joonisele. Seejärel väljastatakse see porti 2.
Sisend- ja väljundkiudude ühendamine kiududega kasutaks tavaliselt mingisugust läätse. Tavaliselt võib siin kasutada GRIN-objektiivi. Pordilt 2 Port 3 on veidi rohkem seotud:
1. Portist 3 väljuv valgus on jagatud plokki B.
2. Liikumine vastupidises suunas on mõlema kiirguse polarisatsioon muutumatu.
3. Katkestav plokk A läbib nüüd ülemise kihi muutumatuna, kuid nihutab alumist ühte kaugemale. 4. Seejärel kombineeritakse need kaks kiirt reflektori prismaga ja polariseeriva valgusvihu kuubiga.
Märkus: kui ühendate ainult portid 1 ja 2, saab optilist tsirkulaatorit kasutada optilise isolaatorina . Tõepoolest, kui jätate välja katusepleki kuubiku ja peegeldi prismaga, on teil suurepärane (väga madala kaotsiminekuga) polariseerimisest sõltumatu isolaator. Lisakomponentide lisamise teel saab rajada pordist 3 portini 1; Enamiku rakenduste puhul ei ole see siiski vajalik, sest me ei taha, et ühendus Port 3-st Port 1-ga oleks igal juhul vajalik.
Järeldus
Optiliste tsirkulaatorite (nii 3 kui ka 4 pordi) ehitamiseks on mitmeid viise. Kõik need viisid kasutavad komponentide kombinatsioone ja sarnaseid põhimõtteid, mida on kirjeldatud eespool. Optimaalsete ringluspumpade puhul on suurimaks probleemiks see, et komponendid peavad olema valmistatud väga tihedateks tolerantsideks ja paigutatud äärmiselt täpselt. See põhjustab kulud suhteliselt kõrged. Siiski võite FOCC-s leida kuluefektiivseid optilisi tsirkulaatoreid .
