Концепции разветвителей/элементов ветвления

Рассмотрим рис. 3.6. Он показывает, что может произойти, если мы поместим два отрезка оптоволокна, контактирующих бок о бок, в открытый огонь и превратим их сплавной разветвитель с биконический отводами. Внутри каждого волокна существует длинная секция ответвлений, затем однородная секция длины Z, где они сплавляются (свариваются), а затем еще одна секция ответвлений, с направленным обратно по отношению к первой, кросс-соединением двух отдельных волокон.

Рис. 3.6. Схематичное изображение сплавного биконического разветвителя.

Обратите внимание, что в области связи длиной Z сердцевины сжаты и поле «выдавливается в воздушную оболочку».

Эти ответвления достаточно плавные, так что только незначительная часть энергии падающая из любого порта, расположенного слева, отражается назад в любой из портов, расположенных справа. По этой причине указанные устройства часто называют направленными разветвителями.

Используя эту технологию, можно сделать ряд разветвителей, основанных на том, что уровень мощности, перешедшей из одного волокна в другое, может быть изменен путем изменения следующих параметров: Z— длины области связи, через которую осуществляется взаимодействие двух полей; а - радиуса сердцевины в области связи; а - разности радиусов сердцевин в области связи. Созданные на базе этой концепции различные типы разветвителей будут описаны ниже.

Моды низкого порядка продолжают существовать в исходном волокне до тех пор, пока угол падения остается больше критического угла. На выходе оболочечные моды конвертируются обратно в моды сердцевины. При этом коэффициент раветвления определяется длиной разветвителя (в нашем случае — Z, см. рис. 3.6) и толщиной оболочки.

Типичный вариант разветвления мощности в этом случае может быть 50:50, когда одна половина мощности идет на один выходной порт, а другая - на другой. При первом (грубом) варианте анализа выходной мощности разветвителя дает следующее. Допустим, что уровень мощности входного сигнала равен —10 дБм, тогда на каждом из выходов мы, казалось бы, должны получить уровень —13 дБм, что выглядит логично. Однако мы забыли про вносимые потери. Это те внутренние потери, которые вносит сам разветвитель за счет рассеивания мощности внутри него самого. Типичное значение таких потерь — 0,7 дБ. Следовательно, уровень мощности на выходах разветвителя составит —13,7 дБм. Этот тип разветвителя мощности является частью основного класса разветвителей, базирующихся на концепции сплавного разветвителя с биконическими отводами, описанного выше. Многие типы разветвителей могут быть сделаны на основе такого разветвителя, как разветвитель мощности, показанный на рис. 3.7: комбайнеры, Y-переходы, звездообразные разветвители, направленные разветвители и т.д.

Рис. 3.7. Разветвитель на основе многомодового волокна.

Рис. 3.8. Оптический разветвитель на основе одномодового волокна.

На рис. 3.8 показан разветвитель, который работает с одномодовым волокном, но является зависимым от используемой длины волны. Когда два разветвителя в варианте с биконическими отводами находятся в тесном контакте друг с другом, как на рис. 3.8, возникает резонансное явление. Световой поток волокна А захватывается сердечником волокна В. Уровень мощности, переданный в волокна В и А, зависит от длины области связи.

Световой поток из волокна А может быть захвачен на 100%, т.е. полностью перейдет в волокно В на определенной длине, называемой длиной области связи, или на длине нечетно кратной ей. Длина области связи изменяется в зависимости от длины волны света в волокне. Величина коэффициента разветвления при этом может быть настроена путем выбора нужной длины области связи.

Важным является следствие того факта, что длина области связи зависит от длины волны света в одномодовом разветвителе. Предположим, что мы передаем по волокну две длины волны: 1300 и 1550 нм. Требуемая длина области связи, для длины волны 1550 нм, больше, чем для длины волны 1300 нм. Это приводит к тому, что свет с длиной волны в 1300 нм полностью (100%) перейдет в сердцевину волокна В из А, а затем вернется из В в сердцевину волокна А. Свет длины волны 1550 нм также полностью (100%) перейдет в сердцевину волокна В из А. Тщательно выбирая длину области связи, можно добиться объединения или разделения двух длин волн.

Эта концепция иллюстрируется рис. 3.9.

Рис. 3.9. Разветвитель на основе одномодового волокна, показан процесс разделения длин волн.

Рис. 3.10. Y-переход или разветвитель 1 2.

На рис. 3.10 показан разветвитель, работающий как Y-переход, или разветвитель мощности 1x2. В этом случае, в идеале, световой поток разделяется поровну между двумя выходными плечами. Y-переходы трудно осуществить путем сращивания трех волокон, и, к тому же, полученное устройство будет иметь большие потери. Более практично было бы создать оптические волноводы со стеклянной подложкой.

Y-переходы можно состыковывать для создания разветвителей 1x4 или 1x8, как показано на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Стыковка Y-переходов друг с другом.

3.5.3. Рабочие параметры разветвителей/элементов ветвления

В табл. 3.2 приведены функциональные параметры передачи для волоконно-оптических разветвителей, или элементов ветвления.

Таблица 3.2 Параметры передачи для разветвителей/элементов ветвления

Все сети	Параметры
	Максимум	Минимум
Вносимые потери, дБ	4,0 log2n	неприменимо
Оптическое отражение, дБ	-40	неприменимо
Диапазон рабочих длин волн, нм	1580/1360	1480/1260
Потери, зависящие от поляризации, дБ	0,1(1+ log2n)	неприменимо
Направленность, дБ	неприменимо
Однородность, дБ	1,0 log2n	неприменимо

Дата добавления: 2014-01-11