10.3 Линия задержки

В качестве линии задержки можно использовать оптические волокна. Оптический сигнал распространяется по ОВ со скоростью V=с/n, так как длина волокна L=Vτ, то . Здесь τ – время задержки.

Например, для ОВ из стекла n=1,5. При этом один метр ОВ задерживает оптический сигнал на время

.

10.4 Оптические разветвители (ответвители)

Одним из наиболее важных устройств, относящихся к пассивным компонентам ВОСП, являются оптические разветвители. Оптический разветвитель представляет собой в общем случае многополосное устройство, в котором излучение, подаваемое на часть входных оптических полюсов, распределяется между его остальными оптическими полюсами. Одно из простых реализаций разветвителя основано на использовании рассмотренных выше граданов (рисунок 10.3).

Рисунок 10.3

Световой поток мощностью Р₁ коллемируется линзой 1. Полупрозрачное зеркало (3) разделяет световой поток на два направления. Линзы 2 и 3 фокусируют разделенные потоки и направляют их в оптические волокна ОВ₂ и ОВ₃.

Различают следующие виды разветвителей: однонаправленные, двунаправленные, чувствительные к длине волны (частотно зависимые) и нечувствительные к длине волны (частотно независимые).

Частотно независимые разветвители подразделяются на звездообразные, древовидные ответвители (рисунок 10.4).

Рисунок 10.4

Звездообразные разветвители обычно имеют одинаковое число входных и выходных полюсов. Оптический сигнал приходит на один из n входов и в равной степени распределяется между n выходными полюсами. Большое распространение получили разветвители 2х2 и 4х4 (принято обозначать входные полюса латинскими буквами, а выходные полюса – цифрами (рисунок 10.4б)).

Древовидные разветвители расщепляют входной оптический сигнал на несколько выходных или наоборот, объединяют несколько сигналов в один выходной (рисунок 10.4а). В поставляемых в настоящее время моделях количество выходных портов может находится в пределах от 2 до 32. Распределение мощности от одного входа к n выходам равномерное.

Ответвитель, это обобщение древовидного разветвителя, когда выходная мощность распределяется необязательно в равной пропорции между выходными полюсами (рисунок 10.4в). Конфигурации ответвителей бывают 1х2, 1х3, 1х4, 1х6, 1х8, 1х16, 1х32. Некоторая доля выходной мощности идет на каналы ответвления, в то время как большая часть остается в магистральном канале.

Частотно зависимые разветвители могут использоваться в качестве устройств многоволнового мультиплексирования. С их помощью можно объединять и разделять сигналы различных длин волн.

10.5 Оптические изоляторы

Оптический сигнал, распространяясь по волокну, отражается от различных неоднородностей, в особенности от мест стыка, образуемых оптическими соединителями. В результате такого отражения часть энергии возвращается обратно. Если в качестве источника излучения используется лазерный диод, то отраженный сигнал, попадая в резонатор лазера, способен индуцировано усиливаться, приводя к паразитному сигналу.

Наиболее координальный способ подавления обратного света основан на использовании оптических изоляторов. Оптический изолятор пропускает световой поток в одном направлении почти без потерь, а в другом (обратном) направлении с большим затуханием.

В основе работы оптического изолятора лежит эффект Фарадея – вращение плоскости поляризации света под действием продольного магнитного поля.

Угол поворота плоскости поляризации:

(10.2)

где g – постоянная Верде – удельное магнитное вращение, зависящая от материала, температуры и длины света,

L – длина пути света в веществе (размер ячейки Фарадея),

B_z – продольная составляющая индукции магнитного поля.

Оптический изолятор состоит из трех элементов: поляризатора 1 (рисунок 10.5), ячейки Фарадея 2 и анализатор 3 (выходной поляризатор).

Рисунок 10.5

Параметры ячейки Фарадея выбираются так, чтобы ось поляризации света, проходящего через нее, разворачивалась на 45º. Под таким же углом устанавливаются оси поляризаторов.

Входной полезный сигнал, проходя через поляризатор 1 оставляет свою вертикальную составляющую без изменения, устраняя горизонтальную составляющую (рисунок 10.5а). Далее вертикально поляризованный свет проходит через ячейку Фарадея 2, который разворачивает плоскость поляризации на 45º и беспрепятственно проходит через анализатор 3.

При распространении света в обратном направлении (рисунок 10.5б) поток пройдет в плоскости анализатора 3, затем проходя через ячейку Фарадея 2, становится горизонтально поляризованным. Таким образом, оси поляризации света и поляризатора 1 составляют угол 90º, поэтому поляризатор 1 не пропускает обратное излучение.

Основными требованиями, предъявляемыми к оптическому изолятору, являются малые вносимые потери в прямом направлении (~1 2дБ) и высокая изоляция (потери при распространении обратного сигнала) в обратном направлении (>30дБ). Кроме того, должны обеспечиваться прозрачность во всем диапазоне рабочих длин волн, стабильность параметров при изменении температуры.