Tipos de optoacopladores
Los acopladores ópticos son dispositivos pasivos que dividen, combinan y distribuyen.ópticoseñales. Son componentes ópticos indispensables en la multiplexación por división de longitud de onda, redes de área local de fibra óptica, redes de televisión por cable de fibra óptica y ciertos instrumentos de medición. En la figura se muestran varias estructuras típicas de acopladores de fibra óptica.
Principio de funcionamiento
Un optoacoplador de 4 puertos es el tipo de dispositivo más simple. En la figura se muestran la estructura y el principio de un optoacoplador de 4 puertos.
Parámetros de rendimiento
(1) Pérdida de inserción
La pérdida de inserción se refiere a la relación entre la potencia óptica en un puerto específico en el extremo de entrada y la potencia óptica en otro puerto en el extremo de salida después de que la luz pasa a través del dispositivo. La pérdida de inserción desde el puerto de entrada al puerto de salida se expresa como
L_i=10 registro (P_salida/P_entrada) (3-31)
(2) Pérdida Adicional
La pérdida adicional L_a se define como la relación entre la potencia total de entrada y la potencia total de salida. Como se muestra en la ecuación 3-32 para un acoplador óptico de 4 puertos,
L_a=10 log (P_in / (P_1 + P_2)) (3-32)
(3) Relación de división
La relación de división es un porcentaje que indica la relación entre la salida de potencia óptica de un puerto y la salida de potencia óptica total de todos los puertos. Refleja la proporción de distribución de energía en los puertos de salida. Para un acoplador óptico de 4 puertos, se puede expresar como
S_n = (P_2 / (P_1 + P_2)) × 100% (3-33)
(4) Aislamiento
El aislamiento se refiere a la capacidad de bloquear o atenuar la ruta óptica entre puertos no-conectados. Indica que la potencia de salida en el puerto de salida deseado es mucho mayor que la de los puertos de salida no deseados. Para un acoplador óptico de 4 puertos, su expresión matemática es
L_g=-10 registro (P_2 / P_in) (3-34)
En la figura se muestra el diagrama de la estructura física del acoplador óptico de tres-puertos.
Aisladores ópticos y circuladores ópticos
Aislador óptico
La función de un aislador óptico es garantizar que las ondas de luz solo puedan propagarse en dirección hacia adelante, evitando que la luz reflejada causada por diversos factores en la línea de transmisión vuelva-al láser y afecte su estabilidad operativa.
Los aisladores ópticos se utilizan principalmente después de láseres o amplificadores ópticos. Los láseres y los amplificadores ópticos son muy sensibles a la luz reflejada de conectores, empalmes y filtros. Esta luz reflejada puede degradar su rendimiento; por ejemplo, la luz reflejada puede ampliar o reducir el ancho espectral de un láser, a veces en varios órdenes de magnitud. Por lo tanto, se debe colocar un aislador óptico cerca de la salida de dichos dispositivos ópticos para evitar los efectos de la luz reflejada.
Los principales indicadores de rendimiento de un aislador óptico incluyen la longitud de onda de funcionamiento, la pérdida de inserción típica (valor de referencia: 0,4 dB), la pérdida de inserción máxima (valor de referencia: 0,6 dB), el aislamiento de pico típico, el aislamiento mínimo (valor de referencia: 40 dB) y la pérdida de retorno (es decir, pérdida por reflexión, valor de referencia: entrada/salida 60/60 dB), etc.
circulador óptico
Los circuladores ópticos y los aisladores ópticos funcionan esencialmente según el mismo principio, excepto que los aisladores ópticos son generalmente dispositivos de dos-puertos, mientras que los circuladores ópticos son dispositivos de múltiples-puertos. Los circuladores ópticos son componentes importantes en la comunicación bidireccional, ya que pueden separar la luz transmitida hacia adelante y hacia atrás, y se utilizan en comunicación bidireccional de una sola-fibra. A la izquierda se muestra un diagrama esquemático de un circulador óptico y a la derecha se muestra un diagrama esquemático de un circulador óptico utilizado en comunicación bidireccional de fibra única-.
Convertidor de longitud de onda
Un convertidor de longitud de onda es un dispositivo que convierte una señal de una longitud de onda a otra. Los convertidores de longitud de onda se pueden clasificar en convertidores de longitud de onda optoelectrónicos y todos-convertidores de longitud de onda ópticos según su mecanismo de conversión de longitud de onda.
En la figura se muestra el convertidor optoelectrónico de longitud de onda. Debido a las limitaciones de velocidad impuestas por los dispositivos electrónicos, no es adecuado para sistemas de comunicación de fibra óptica de alta-velocidad y alta-capacidad.
El convertidor de longitud de onda totalmente-óptico se muestra en la Figura 3-38. Su tecnología de conversión de longitud de onda consiste principalmente en un amplificador óptico semiconductor (SOA).
Una señal luminosa con una longitud de onda λ₁ y una señal luminosa continua con una longitud de onda λ₂ se alimentan simultáneamente a un amplificador óptico semiconductor (SOA). El SOA presenta características de saturación de ganancia con respecto a la potencia óptica de entrada. Como resultado, la información transportada por la señal luminosa de entrada se transfiere a λ₂ y, al extraer la señal luminosa λ₂ a través de un filtro, se puede lograr toda-conversión de longitud de onda óptica de λ₁ a λ₂.