Komponen optik pasif - Circulator optik
Pengenalan
Penguat optik optik adalah peranti mikrooptik dan boleh dibuat dengan mana-mana bilangan port tetapi versi port 3 dan 4 adalah yang paling biasa. Juga, adalah perkara biasa untuk membina versi asimetri di mana port terakhir tidak beredar ke tahap yang pertama. Walaupun ini menjimatkan kos, ini bukan sebab yang paling penting untuk melakukannya. Sekiranya kami memastikan pelabuhan terakhir tidak beredar ke tahap yang pertama, kami boleh menggunakan peranti ini dalam sistem di mana kami tidak perlu (atau mahu) ciri ini. Sebagai contoh, jika input ke port pertama disambungkan secara langsung kepada laser, kami pasti tidak mahu isyarat palsu dipulangkan kembali ke dalamnya.
Salah satu daya tarikan utama pengedar optik adalah tahap kerugian yang agak rendah. Peranti tipikal memberikan kehilangan port-to-port antara 0.5 dB dan 1.5 dB. Pengukur optik adalah peranti yang sangat serba boleh dan boleh digunakan dalam banyak aplikasi. Contohnya, pautan dwiarah yang terdiri daripada dua helai gentian (satu untuk setiap arah) adalah multiplexed ke satu helai gentian tunggal. Ini boleh dilakukan untuk menjimatkan kos fiber. Sudah tentu jika anda melakukan sesuatu seperti ini, anda perlu mengambil perhatian khusus untuk meminimumkan pantulan pada pautan tersebut.
Prinsip Pengendalian
Dengan sendirinya tidak ada satu prinsip mudah di belakang peredaran optik. Pengukur optik diperbuat daripada pemasangan komponen optik. Terdapat banyak reka bentuk yang berbeza tetapi prinsip utama adalah seperti pemisah optik. Fungsi asas peredaran digambarkan dalam gambar di bawah. Memasuki cahaya di mana-mana pelabuhan tertentu bergerak mengelilingi peredaran dan keluar di pelabuhan seterusnya. Memasuki cahaya pada port 1 daun pada port 2, memasuki pada port 2 daun pada port 3 dan sebagainya. Peranti adalah simetri dalam operasi di sekeliling bulatan.
Lampu bergerak dalam satu arah melalui pemutar Faraday mempunyai polarisasinya berputar dalam satu arah tertentu. Lampu memasuki pemutar Faraday dari arah yang bertentangan mempunyai fasanya berputar ke arah yang bertentangan (berbanding dengan arah penyebaran cahaya). Satu lagi cara untuk melihat ini adalah dengan mengatakan bahawa cahaya sentiasa berputar dalam arah yang sama berhubung dengan pemutar tanpa mengira arah perjalanannya. Ini rumit oleh kehadiran polarisasi yang tidak dapat diramalkan. Kita boleh menapis polarisasi yang tidak diingini tetapi kita akan kehilangan (secara purata) setengah cahaya dalam melakukan itu-dan sering kali lebih banyak. Jadi kita memisahkan kejadian "ray" menjadi dua sinar polarisasi ortogon dan merawat setiap polarisasi secara berasingan. Kedua-dua bahagian sinar kemudian digabungkan semula sebelum menjadi output ke pelabuhan destinasi.
Berikut adalah angka yang menunjukkan pengedar optik 3-port asas. Komponennya berfungsi seperti berikut:
Polarisasi Beam Splitter Cube : Peranti ini memisahkan sinar masukan ke dalam dua sinar polarisasi ortogon.
Birefringent "Walk-off" Blok : Ini hanya satu blok potongan bahan birefringent pada 45 ° ke paksi optik. Insiden sinar pada normal ke antara muka kristal udara terbahagi kepada dua sinar polarisasi ortogonal. Sinar biasa tidak dibiaskan dan dilalui tidak terjejas. Sinar yang luar biasa dibiaskan pada sudut normal.
Faraday Rotator and Phase Plate : Gabungan ini menerangi cahaya dalam satu arah sepenuhnya tidak berubah! (Dalam angka ini adalah arah kanan ke kiri.) Dalam arah yang bertentangan polarisasi cahaya yang masuk diputar dengan 90 °. Di arah kiri ke kanan, pemutar Faraday menyampaikan satu putaran fasa 45 ° (mengikut arah jam) dan plat fasa berputar cahaya yang lain 45 ° (juga mengikut arah jam). Oleh itu, kita mendapatkan 90 ° bersih jarum jam. Di arah kanan-ke-kiri plat fasa berputar cahaya ke arah yang sama (berkaitan dengan arah sinar cahaya) seperti sebelumnya, iaitu anti-arah jam pada 45 °. Pemutar Faraday bagaimanapun berputar fasa ke arah yang bertentangan (berhubung dengan arah sinar) seperti yang dilakukan sebelumnya, yaitu, mengikut arah jam dengan 45 ° yang sama. Itulah fasa diputar ke arah yang bertentangan. Oleh itu, tiada perubahan bersih dalam polarisasi. (Sudah tentu dalam praktiknya terdapat kerugian akibat refleksi dan ketidaksempurnaan dalam pembuatan perangkat.)
Seperti yang ditunjukkan dalam circulator optik 3-port, perjalanan cahaya dari Port 1 hingga Port 2 sebagai berikut:
1. Input sinar pada Port 1 dibahagikan kepada dua sinar polarasi ortogonal berasingan. Sinar "biasa" melewati tanpa pembiasan tetapi ray polarisasi "luar biasa" ortogonik dibiaskan (ke atas dalam angka).
2. Kedua-dua sinar ini bergerak dari kiri ke kanan melalui plat rotasi Faraday dan plat retardasi fasa. Kedua-dua sinaran diputar melalui 90 °.
3. Dua sinar itu kemudian bertemu dengan satu lagi blok berjalan kaki birf (blok B) sama dengan yang pertama. Kesan putaran fasa pada peringkat terdahulu adalah untuk menukar status sinaran. Sinar yang merupakan sinar biasa di blok A (dan tidak dibiaskan) menjadi sinar luar biasa di blok B (dan dibiaskan di blok B). Sinar yang luar biasa di blok A (jalan atas dalam gambar) menjadi sinar biasa di blok B (dan tidak dibiaskan di blok B). Cahaya dibiaskan dan digabungkan semula seperti yang ditunjukkan. Ia kemudiannya dikeluarkan kepada Port 2.
Gandingan serat pada input dan output biasanya menggunakan lensa sejenis. Biasanya kanta GRIN mungkin digunakan di sini. Laluan dari Port 2 hingga Port 3 agak banyak terlibat:
1. Memasuki cahaya dari Port 3 dipecah dalam blok B.
2. Mengembara ke arah yang terbalik, polarisasi kedua-dua sinaran tidak berubah.
3. Blok Birefringent A kini melepasi sinar atas tidak berubah tetapi beralih ke arah bawah yang lebih jauh. 4. Dua sinar kemudian digabungkan semula dengan menggunakan prisma reflektor dan kiub palang polarisasi.
Nota: Jika anda hanya menyambungkan Ports 1 dan 2, peredaran optik boleh digunakan sebagai Isolator Optik . Sesungguhnya jika anda meninggalkan kubus beamsplitter dan prisma reflektor, anda mempunyai penebat bebas polarisasi yang sangat baik (sangat rendah). Laluan dari Port 3 hingga Port 1 boleh dibina dengan menambah komponen tambahan; Walau bagaimanapun, untuk kebanyakan aplikasi ini tidak perlu kerana kami tidak mahu sambungan dari Port 3 hingga Port 1 pula.
Kesimpulannya
Terdapat banyak cara untuk membina pengukur optik (kedua-dua pelabuhan 3 dan 4). Semua cara ini menggunakan kombinasi komponen dan prinsip yang serupa seperti yang diterangkan di atas. Masalah terbesar dengan pengukur optik ialah komponen mesti dihasilkan dengan toleransi yang sangat dekat dan diposisikan dengan sangat tepat. Ini menyebabkan kosnya agak tinggi. Bagaimanapun, anda boleh menemui Pengedar Optik Kos Rendah di FOCC .
