את העיקרון הבסיסי של מבודד אופטי מבודד סיבים שאינו רגיש (Polarization Insensitive Fib Isolator) ניתן לחלק לבלתי קיטוב (Polarization Insensitive) ותלוי בקיטוב (Polarization Sensitive) על פי מאפייני הקיטוב. מכיוון שהכוח האופטי העובר דרך מבודד הסיבים האופטיים התלויים בקיטוב תלוי במצב הקיטוב של אור הקלט, נדרש להשתמש בקיטוב השומר על סיבים כצמה. מבודד סיבים אופטיים זה ישמש בעיקר במערכות תקשורת אופטיות קוהרנטיות. נכון לעכשיו, מבודד הסיבים האופטיים הנפוץ ביותר עדיין אינו תלוי בקיטוב, ואנו מנתחים רק סוג זה של מבודד סיבים אופטיים.
1 מבנה אופייני של מבודד סיבים בלתי תלוי בקיטוב מבנה פשוט יחסית מוצג באיור 1. מבנה זה משתמש בארבעה אלמנטים עיקריים בלבד: טבעת מגנטית (צינור מגנטי), סיבוב פאראדיי (סיבוב פאראדיי), שני חלקי טריז LiNbO3 (LN Wedge), וזוג מספרי סיבים (Fibre Collimator), אתה יכול ליצור מבודד סיבים אופטיים בשורה. 2 עקרון עבודה בסיסי להלן ניתוח מפורט של שני התנאים של העברת אות קדימה והעברה לאחור במבודד הסיבים האופטיים.
2.1 העברה קדימה כפי שמוצג בתמונה (איור 2), קרן האור המקבילה הנפלטת מהקולמטור נכנסת לפלטת הטריז הראשונה P1, קרן האור מחולקת לאור או אור e, שכיווני הקיטוב בניצב זה לזה, ו כיוון ההתפשטות הוא זווית אחת. כאשר הם עוברים דרך סיבוב הפאראדיי 45 °, מישורי הקיטוב של האור הנפלט והאור e מסתובבים באותו כיוון על ידי 45 מעלות, מכיוון שציר הגביש של לוחית טריז LN השנייה P2 יחסית יחסית לזה הראשון. הזווית היא 45 °, כך שאור האור והאור e נשברים יחד בכדי לשלב בין שתי קרני אור מקבילות עם רווח קטן, ואז הם מחוברים לליבת הסיבים על ידי קולטמטור אחר. במקרה זה, רק חלק קטן מההספק האופטי של הקלט אבד. אובדן זה נקרא אובדן הכנסה של המבודד. (GG quot; +" באיור מציין כיוון אור e)
2 שידור לאחור כפי שמוצג באיור (איור 3), כאשר אלומת אור מקבילה מועברת בכיוון ההפוך, היא עוברת תחילה דרך גביש ה- P2 ומחולקת לאור o ו- e אשר כיוון הקיטוב שלו וציר הגביש של P1 הם בזווית של 45 °. בשל חוסר ההדדיות של אפקט פאראדיי, לאחר שהאור והאור e עוברים דרך מסובב פאראדיי, כיוון הקיטוב עדיין מסתובב באותו כיוון (נגד כיוון השעון באיור) ב 45 °, כך שהאור המקורי o ואור e נכנס. הטריז השני (P1) הופך להיות e- אור ו- o- אור. בשל ההבדל באינדקס השבירה, לא ניתן לשלב עוד את שתי אלומות האור לקורה מקבילה ב- P1, אלא לשבור אותן לכיוונים שונים. האור האלקטרוני ו- O האור מופרדים עוד יותר בזווית גדולה יותר, גם לאחר שעוברים דרך העדשה המתמקדת בעצמה. הצימוד אינו יכול להיכנס לליבת הסיבים ובכך להשיג את מטרת הבידוד ההפוך. אובדן השידור בשלב זה נקרא בידוד.
3 פרמטרים טכניים עבור מבדדי סיבים אופטיים, האינדיקטורים הטכניים העיקריים הם אובדן הכנסה, בידוד, אובדן החזר, קיטוב תלוי, פיזור מצב קיטוב (קיטוב). פיזור מצב) וכו 'יוסבר בזה אחר זה תחת.
3.1 אובדן הכנסה (הפסד הכנסה) במבודד הסיבים שאינו תלוי בקיטוב, אובדן ההכנסה כולל בעיקר אובדן של קולימטור הסיבים, סיבוב פאראדיי וקריסטל דו-מפרצי. לניתוח מפורט של אובדן ההכנסה הנגרם על ידי המעבד לסיבים, עיין ב-" עקרונות הקולימטור. ליבת הבידוד מורכבת בעיקר מסובב פאראדיי ומשני חלקי טריז LN. ככל שיחס הכחדה של מסובב פאראדיי גבוה יותר, רפלקטיביות נמוכה יותר וככל שמקדם הספיגה קטן יותר, כך אובדן ההכנסה קטן יותר. באופן כללי, אובדן של מסובב פאראדיי הוא כ 0.02 0.02 0.06dB. ניתן לראות מ (איור 2) שלאחר שקרן אור מקביל עוברת דרך ליבת הבידוד, היא תחולק לשתי קורות מקבילות של o ו- e. בשל המאפיינים הטבועים של גבישים חד-פעמיים, לא ניתן להתכנס לחלוטין ללא אור, אור או e, ולגרום לאובדן נוסף.
3.2 בידוד הפוך (בידוד) בידוד הפוך הוא אחד המדדים החשובים ביותר של מבודד, המאפיין את יכולת ההחלשה של המבודד לאור ההולכה ההפוכה. ישנם גורמים רבים המשפיעים על בידודו של מבודד, והדיון הספציפי הוא כדלקמן.
(1) הקשר בין הבידוד למרחק בין מקטב לסיבוב פאראדיי (2) הקשר בין הבידוד לבין רפלקטיביות פני השטח של האלמנט האופטי ככל שהרפלקטיביות של האלמנט האופטי במבודד גדולה יותר, כך ההפך גרוע יותר. בידוד הבידוד. בתהליך בפועל, על R להיות פחות מ- 0.25% בכדי להבטיח כי ה- Iso גדול מ- 40dB.
(3) הקשר בין הבידוד לזווית הטריז והריווח של מקטב. הקריסטל הדו-מפרתי הוא מבודד אופטי עם אטריום ונדיט (YVO4). כאשר זווית הטריז קטנה מ -2 °, הבידוד גדל במהירות עם עליית הזווית. כאשר זווית הטריז גדולה מ -2 °, השינוי קטן בהרבה, והוא יציב בערך ב 43.8dB. עבור מבודדים אופטיים מחומרים שונים הבידוד משתנה עם זווית הטריז. הבידוד האופטי משתנה מעט עם עליית המרחק, מכיוון שהבידוד תלוי בעיקר בזווית שבין אור הפלט ההפוך לציר האופטי.
(4) הקשר בין הבידוד לזווית היחסית של ציר הגביש. לזווית היחסית של שני המקטבים ולציר הגביש של המסובב יש את ההשפעה הגדולה ביותר על הבידוד. כאשר הפרש הזווית גדול מ- 0.3 מעלות, הבידוד לא יכול להיות גדול מ- 40dB. ישנם גורמים רבים אחרים, בעיקר יחס ההכחדה של שני המקטבים, עובי הגביש וכו '. כדי להפוך את הבידוד ליותר מ 40dB, צריך גם להפוך: R1 ו- R2 שווים, פחות מ- 0.25%; מהדק ציר הגביש מפצל את הקורה שגיאת הזווית נמוכה מ- 0. 57 ° וכו '. בנוסף, מכיוון שבאפקט פאראדיי, θ=VBL, V הוא לא רק פונקציה של אורך הגל, אלא גם פונקציה של טמפרטורה, כך שה- זווית הסיבוב של פאראדיי תשתנה גם עם הטמפרטורה, שהיא גם אחד הגורמים.
3.3 איבוד החזרה אובדן ההחזר RL של מבודד אופטי מתייחס ליחס בין ההספק האופטי על הבודד לכיוון קדימה לבין הכוח האופטי החוזר ליציאת הכניסה של הבודד לאורך נתיב הקלט. זהו אינדיקטור חשוב מכיוון שהתשואה חזקה, הבידוד יושפע מאוד. אובדן ההחזר של המבודד נגרם על ידי חוסר התאמה של אינדקס השבירה של הרכיבים והאוויר וההשתקפות. בדרך כלל הפסד ההחזר שנגרם על ידי רכיבים מישוריים הוא 14dB
בצד ימין ושמאל, ההד יכול להיאבד ליותר מ 60dB באמצעות ציפוי נגד השתקפות וליטוש שפוע. אובדן ההחזר של מבודד אופטי נובע בעיקר מהנתיב האופטי המעוקל שלו (כלומר, החלק הקולימאטור). על פי חישובים תיאורטיים, כאשר זווית השיפוע היא 8 °, אובדן ההחזר גדול מ- 65dB. אובדן ההחזר של המעבד נותח בעקרון המעבד, עיין ב-" עיקרון ה- Collimator" ;.
3.4 אובדן תלוי קיטוב PDL PDL שונה מאובדן הכנסה. הכוונה היא לשינוי המקסימלי באובדן ההכנסה של המכשיר כאשר מצב הקיטוב של אור הקלט משתנה בעוד פרמטרים אחרים נותרים ללא שינוי. זהו אינדיקטור המודד את מידת הקיטוב של אובדן ההכנסה של המכשיר. עבור מבודדים אופטיים שאינם תלויים בקיטוב, בשל הימצאותם של כמה רכיבים העלולים לגרום לקיטוב, אי אפשר להשיג אפס PDL. באופן כללי, ה- PDL המקובל הוא פחות מ- 0.2dB.
3.5 פיזור PMD במצב קיטוב
פיזור מצב קיטוב PMD מתייחס לעיכוב פאזה של אור האות העובר במכשיר במצבי קיטוב שונים. במכשירים פסיביים אופטיים, מצבי קיטוב שונים כוללים מסלולי התפשטות שונים ומהירויות התפשטות שונות, וכתוצאה מכך פיזור מצב הקיטוב המתאים. יחד עם זאת, מכיוון שלספקטרום של מקור האור יש רוחב פס מסוים, הוא גם יביא לפיזור מסוים. במערכות תקשורת אופטיות מהירות, PMD חשוב מאוד. במבודד האופטי הבלתי תלוי לקיטוב, שתי הקורות הנוצרות על ידי האור המקוטב של הקריסטל הקריבי מועברות במהירויות פאזה וקבוצתיות שונות, כלומר PMD, והמקור העיקרי שלה הוא הקריסטל החד-מפרתי המשמש להפרדה ועיבוי של אור O ו- e -אור. זה יכול להיות מקורב על ידי הפרש הנתיב ΔL של שתי אלומות האור המקוטבות ליניארית. פיזור מצב קיטוב: במבודד שאינו תלוי בקיטוב: כמובן שניתן להשיג את ה- PMD של המכשיר כולו על ידי חישוב אורך הנתיב האופטי L של כל רכיב. PMD מושפע בעיקר מהפרש מקדם השבירה בין אור אלקטרוני ל- O-light, ולכן יש לו קשר גדול יותר עם אורך הגל.
