10. Пассивные оптические разветвители: виды, параметры.

Нейтральным называется разветвитель, характеристики которого в достаточно широком спектральном диапазоне не зависят от длины волны оптического излучения. По топологии разветвители делятся на древовидные, звездообразные и ответвители (рис.5.18) .

Коэффициент передачи определяет потери мощности сигнала, который приходит на один из входных полюсов и выходит с одного из выходных полюсов. Коэффициент передачи определяется соотношением

a_пот(i,j) = - 10lg(P_i,j /P_i ) [дБ]

Коэффициент направленности является мерой того, как хорошо разветвитель передает мощность в предназначенные выходные полюса. Он показывает интенсивность нежелательного обратного сигнала, возникающего на другом полюсе из входной группы полюсов, и определяется как b_напр(i,j) = 10lg (P_ij /Р_i ) [дБ]. Индексы i, j относятся к одной группе полюсов, например i = 2, j = 3, или i = a, j = с. Для точного измерения коэффициента направленности, необходимо подавить влияние обратного рассеяния от торцов остальных входных и выходных полюсов.

Потери обратного рассеяния b_обр(i) = 10lg(P_ii/P_i) [дБ]. Здесь Р_ii – регистрируемая выходная мощность на полюсе i при условии подачи сигнала на этот же полюс. Этот коэффициент схож с коэффициентом обратных потерь в оптических соединителях. Процедура измерения потерь на обратном отражении во многом аналогична измерению коэффициента направленности - все полюса за исключением i-го помещаются в поглощающую жидкость .

Полные избыточные потери определяются как a_полн(i ) = -10lg (Р_i,j )/ Р_i) [дБ], где знаменатель дроби под логарифмом соответствует входному сигналу на входном полюсе i, а числитель суммарному полезному выходному сигналу. Этот параметр - общая характеристика работы разветвителя.

Рабочий диапазон длин волн - диапазон длин волн, в пределах которого определена работа разветвителя. Чем шире диапазон, тем меньше зависимость вносимых потерь разветвителя от длины волны.

Потери на разветвлении - это потери, связанные с тем, что мощность естественным образом распределяется между выходными полюсами. Для идеального разветвителя с одним входным и n выходными полюсами, в предположении равенства взаимного равенства мощностей между ними всеми выходными портами, потери на разветвлении определяются соотношением а_разв= -10lg(1/n)[дБ]. Это - минимальное значение, присущее идеальному разветвителю с симметричными выходными полюсами. Так, для разветвителя 4х4 потери а_разв  6 дБ .

11. Спектрально-селективные разветвители на дифракционной решетке.

Она представляет собой подложку с зеркальной поверхностью и рельефом определенного профиля, причем период профиля равен  (рис.6). Оптическое излучение под углом _пад падает на дифракционную решетку, а отражается от нее под углом _отр. Базовое уравнение решетки можно представить в виде

(sin_пад- sin_отр) = m,

где  - длина волны оптического излучения, m – целое число (1,2…) – порядок дифрации.

Как правило, используется первый порядок дифракции. Особенностью дифракционной решетки является способность направлять (отражать) составляющие оптического излучения имеющие разную длину волны под различными углами. Эту способность решетки характеризует понятие угловой дисперсии, которая показывает изменение величины угла отраженного излучения от его длины волны. Угловая дисперсия определяется как

Профиль решетки оптимизируют таким образом, чтобы была максимальна эффективность решетки, определяемая как

,

где Р₁ – оптическая мощность в первом дифракционном порядке. Эффективность решетки может достигать 90%.

Важный параметр решетки – разрешающая способность , определяющая минимальный интервал между двумя соседними спектральными компонентами, которые может разделить решетка

где L – оптимальный размер (апертура) решетки, N – количество штрихов (профилей) решетки.