El principi bàsic de l'aïllant òptic Polarization-insensitive fiber isolator (Polarization Insensitive Fiber Isolator) es pot dividir en polarització independent (Polarització Insensible) i dependent de polarització (Sensible a la polarització) d'acord amb les característiques de polarització. Atès que la potència òptica que passa a través de l'aïllant de fibra òptica dependent de la polarització depèn de l'estat de polarització de la llum d'entrada, es requereix utilitzar una polarització mantenint la fibra com a cua de porc. Aquest aïllant de fibra òptica s'utilitzarà principalment en sistemes de comunicació òptica coherents. En l'actualitat, l'aïllant de fibra òptica més utilitzat encara és independent de la polarització, i només analitzem aquest tipus d'aïllant de fibra òptica
1 Estructura típica de l'aïllant de fibra independent de polarització Una estructura relativament senzilla es mostra a la Figura 1. Aquesta estructura només utilitza quatre elements principals: anell magnètic (tub magnètic), rotatori Faraday (Rotator Faraday), dues peces de falca LiNbO3 (LN Wedge), i un parell de col·lisionadors de fibra (Col·lisionador de fibra), es pot fer un aïllant de fibra òptica en línia. 2 Principi bàsic de treball El següent és una anàlisi detallada de les dues condicions del senyal òptic cap endavant i la transmissió inversa en l'aïllant de fibra òptica.
2.1 Transmissió cap endavant Com es mostra a (Figura 2), el feix de llum paral·lel emès des del col·lisionador entra a la primera placa de falca P1, el feix de llum es divideix en o llum i llum electrònica, les direccions de polarització de les quals són perpendiculars entre si, i la direcció de propagació és un Angle. Quan passen pel rotatori faraday de 45°, els plans de polarització de la llum o emesa i la llum e giren en la mateixa direcció en 45°, perquè l'eix cristal·lí de la segona placa de falca LN P2 és exactament relatiu a la primera. L'angle és de 45°, de manera que la llum o i la llum e es refracten junts per combinar dos feixos de llum paral·lels amb un petit espaiat, i després s'uneixen al nucli de fibra per un altre col·lisionador. En aquest cas, només es perd una petita part de la potència òptica d'entrada. Aquesta pèrdua s'anomena pèrdua d'inserció de l'aïllant. ("+" en la figura indica direcció de llum e)
2 Transmissió inversa Com es mostra en (Figura 3), quan es transmet un feix de llum paral·lela en direcció inversa, primer passa a través del cristall de P2 i es divideix en llum o llum i llum la direcció de polarització i l'eix cristal·lí de P1 es troben en un angle de 45°. A causa de la no reciprocitat de l'efecte Faraday, després que la llum o i la llum passin a través del rotatori faraday, la direcció de polarització encara gira en la mateixa direcció (en sentit antihorari en la figura) per 45°, de manera que la llum o original i la llum e estan entrant La segona falca (P1) es converteix en llum electrònica i o-llum. A causa de la diferència en l'índex refractiu, les dues bigues de llum ja no es poden combinar en un feix paral·lel a P1, sinó refractat en diferents direccions. La llum electrònica i l'o-llum estan separades encara més per un angle més gran, fins i tot després de passar per la lent autoenfocat. L'acoblament no pot entrar en el nucli de fibra, aconseguint així el propòsit d'aïllament invers. La pèrdua de transmissió en aquest moment es diu aïllament.
3 Paràmetres tècnics Per als aïllats de fibra òptica, els principals indicadors tècnics són pèrdua d'inserció, aïllament, pèrdua de retorn, pèrdua dependent de polarització, dispersió del mode de polarització (polarització). Dispersió de mode), etc., s'explicarà un per un sota .
3.1 Pèrdua d'inserció (pèrdua d'inserció) En l'aïllant de fibra independent de polarització, la pèrdua d'inserció inclou principalment la pèrdua del col·lisionador de fibra, rotatori faraday i cristall birefringent. Per a una anàlisi detallada de la pèrdua d'inserció causada pel col·lisionador de fibra, si us plau, referiu-vos als "Principis de Col·lisionador. El nucli de l'aïllant es compon principalment d'un rotatori Faraday i dues peces de falca LN. Com més alta sigui la relació d'extinció del rotatori faraday, menor serà la reflectivitat, i com més petita sigui el coeficient d'absorció, menor serà la pèrdua d'inserció. En general, la pèrdua d'un rotatori faraday és d'aproximadament 0,02 ~ 0,06dB. Es pot veure des de (Figura 2) que després d'un feix de llum paral·lela passa pel nucli de l'aïllant, es dividirà en dues bigues paral·leles d'o i e. A causa de les característiques inherents dels cristalls birefringents, la llum o la llum no poden ser completament convergents, causant pèrdues addicionals.
3.2 Aïllament invers (Aïllament) L'aïllament invers és un dels indicadors més importants d'un aïllant, que caracteritza la capacitat d'atenuació de l'aïllant a la llum de transmissió inversa. Hi ha molts factors que afecten l'aïllament d'un aïllant, i la discussió específica és la següent.
(1) La relació entre l'aïllament i la distància entre el polaritzador i el rotatori faraday (2) La relació entre l'aïllament i la reflectivitat superficial de l'element òptic Com més gran sigui la reflectivitat de l'element òptic a l'aïllant, pitjor serà l'aïllament invers de l'aïllant. En el procés real, R ha de ser inferior al 0,25% per assegurar-se que Iso és superior a 40dB.
(3) La relació entre l'aïllament i l'angle de falca i l'espaiat del polaritzador. El cristall birefringent és un aïllant òptic amb yttrium vanadate (YVO4). Quan l'angle de falca és inferior a 2°, l'aïllament augmenta ràpidament amb l'augment de l'angle. Quan l'angle de falca és superior a 2°, el canvi és molt més petit, i és aproximadament estable al voltant de 43.8dB. Per als aïllants òptics fets de diferents materials, l'aïllament varia amb l'angle de falca. L'aïllament òptic varia poc amb l'augment de la distància, ja que l'aïllament depèn principalment de l'angle entre la llum de sortida inversa i l'eix òptic.
(4) La relació entre l'aïllament i l'angle relatiu de l'eix cristal·lina L'angle relatiu dels dos polaritzadors i l'eix cristal·lina del rotatori té el major impacte en l'aïllament. Quan la diferència d'angle és superior a 0,3 graus, l'aïllament no pot ser superior a 40dB. Hi ha molts altres factors, principalment la relació d'extinció dels dos polaritzadors, gruix de cristall, etc. Per fer l'aïllament superior a 40dB , també s'ha de fer: R1 i R2 igual, inferior al 0,25%; la pinça de l'eix cristal·lina del feix L'error d'angle és inferior a 0. 57°, etc. A més, perquè en l'efecte Faraday, θ=VBL, V no només és una funció de longitud d'ona, sinó també una funció de temperatura, de manera que l'angle de rotació faraday també canviarà amb la temperatura, que també és un dels factors.
3.3 Pèrdua de retorn La pèrdua de retorn RL d'un aïllant òptic es refereix a la relació de l'incident de potència òptica a l'aïllant en la direcció cap endavant i la potència òptica que torna al port d'entrada de l'aïllant al llarg del camí d'entrada. Aquest és un indicador important perquè la rendibilitat és forta, l'aïllament es veurà molt afectat. La pèrdua de retorn de l'aïllant és causada pel desajust de l'índex refractiu dels components i l'aire i la reflexió. Normalment la pèrdua de rendibilitat causada per components planars és de 14dB
A l'esquerra i a la dreta, l'eco es pot perdre a més de 60dB a través de recobriment antireflection i polit de bisell. La pèrdua de retorn d'un aïllant òptic prové principalment del seu camí òptic col·lapsat (és a dir, la part col·lisionadora). Segons els càlculs teòrics, quan l'angle de pendent és de 8°, la pèrdua de retorn és superior a 65dB. La pèrdua de retorn del col·la·lasionador s'ha analitzat en el principi del col·lasionador, si us plau, referiu-vos al "Principi de Col·liasionador".
3.4 La pèrdua de PDL PDL dependent de polarització és diferent de la pèrdua d'inserció. Es refereix al canvi màxim en la pèrdua d'inserció del dispositiu quan l'estat de polarització de la llum d'entrada canvia, mentre que altres paràmetres romanen sense canvis. És un indicador que mesura el grau de polarització de la pèrdua d'inserció del dispositiu. Per als aïllats òptics independents de polarització, a causa de la presència d'alguns components que poden causar polarització, és impossible aconseguir zero PDL. En general, la PDL acceptable és inferior a 0.2dB.
3.5 Mode de polarització Dispersió PMD
Mode de polarització dispersió PMD es refereix al retard de fase de la llum del senyal que passa a través del dispositiu en diferents estats de polarització. En dispositius passius òptics, diferents modes de polarització tenen diferents trajectòries de propagació i diferents velocitats de propagació, el que resulta en la dispersió corresponent del mode de polarització. Al mateix temps, perquè l'espectre de la font de llum té un cert ample de banda, també causarà una certa dispersió. En els sistemes de comunicació òptica d'alta velocitat, PMD és molt important. En l'aïllant òptic independent de polarització, les dues bigues generades per la llum polaritzada de cristall birefringent es transmeten a diferents velocitats de fase i grup, és a dir, PMD, i la seva font principal és el cristall birefringent utilitzat per separar i condensar o-llum i llum electrònica . Es pot aproximar per la diferència de camí ΔL de les dues bigues de llum polaritzades linealment. Dispersió del mode de polarització: En un aïllant independent de polarització: Per descomptat, el PMD de tot el dispositiu es pot obtenir calculant la longitud de la ruta òptica L de cada component. El PMD es veu afectat principalment per la diferència d'índex refractiu entre la llum electrònica i l'o-llum, i per tant té una major relació amb la longitud d'ona.
