Was ist ein verschmolzener Glasfaserkoppler?

Bei einem verschmolzenen Glasfaserkoppler handelt es sich um eine Art Glasfaserkoppler, der auf der Grundlage der Fused Biconical Taper (FBT)-Technologie hergestellt wird. Daher wird er auch als FBT-Koppler bezeichnet. Als wichtige passive Komponente in faseroptischen Kommunikationssystemen umfassen die Aufgaben von verschmolzenen faseroptischen Kopplern die Lichtverzweigung und -aufteilung in passiven Netzwerken, Wellenlängen-Multiplexing/-Demultiplexung, Filterung, polarisationsselektive Aufteilung und wellenlängenunabhängige Aufteilung.

 

Fused Biconical Taper (FBT)-Prozess

Ein verschmolzener Glasfaserkoppler ist eine Struktur, die aus zwei unabhängigen optischen Fasern besteht. Diese beiden parallelen optischen Fasern werden verdrillt, gedehnt und miteinander verschmolzen, sodass die Kopplung im Wesentlichen durch Wechselwirkung zwischen den Mantelmoden erfolgt. Während des Betriebs werden die Leistungswerte der Ausgangsanschlüsse überwacht und der Prozess kann bei jedem gewünschten Kopplungsverhältnis gestoppt werden (Abbildung 1). Dieser Prozess ist als Fused Biconical Taper (FBT)-Prozess bekannt. Die verschmolzene bikonische Verjüngung ist die am weitesten verbreitete Methode bei der Herstellung optischer Faserkoppler und bietet viele Vorteile wie geringen Überschussverlust, präzises Kopplungsverhältnis, gute Konsistenz und Stabilität.

 

Abbildung 1. Der Fused Biconical Taper-Prozess

 

Wie funktioniert ein Glasfaserkoppler mit Sicherung?

Bevor wir über das Funktionsprinzip von FBT-Kopplern sprechen, verstehen wir zunächst die evaneszente Welle. Eine evaneszente Welle ist eine Nahfeldwelle mit einer Intensität, die als Funktion des Abstands von der Grenze, an der die Welle gebildet wurde, einen exponentiellen Abfall ohne Absorption zeigt (Abbildung 2. Die roten Schwänze sind die evaneszente Welle). Beim FBT-Verfahren liegen die Kerne zweier identischer paralleler Fasern so nahe beieinander, dass die evaneszente Welle von einem Faserkern in den anderen Kern „durchsickern“ kann, was einen Energieaustausch ermöglicht. Die Funktion der FBT-Koppler beruht auf der Energieübertragung zwischen den Glasfaserkernen. Die Energieübertragung hängt vom Kernabstand (d) und der Wechselwirkungslänge (L) ab. Es ist leicht zu erkennen, dass bei ausreichend großer Kopplungslänge eine vollständige Energieübertragung von einem Kern in den anderen stattfinden kann. Wird die Länge noch größer, setzt sich der Prozess fort und verlagert die Energie zurück in den ursprünglichen Kern.

Abbildung 2. Licht, das sich durch eine optische Faser ausbreitet. Der rote Bereich stellt die evaneszente Welle dar.

Hier ist zum Beispiel ein 2×2 50/50-Koppler (Abbildung 3). Gehen wir davon aus, dass wir 1 mW in Port 1 und 1 mW in Port 4 einspeisen. Offensichtlich messen wir 1 mW an jedem Ausgangsport, das Licht kommt von jedem Eingangsport in zwei gleiche Teile gespalten. Mit anderen Worten: Wenn wir 1 mW in Port 1 und 2 mW in Port 4 einspeisen, wird jeder Pfad wieder in zwei gleiche Teile aufgeteilt, sodass wir jetzt 1,5 mW an jedem Ausgangsport haben (0,5 mW Beitrag von Port 1 und 1 mW Beitrag). von Port 4). Wenn es sich um einen 1x2-Koppler handelt und wir 2 mW in Port 1 einspeisen, erhalten wir am Ende 1 mW an den Ports 2 und 3.

 Abbildung 3. 1×2 oder 2×2 50/50-Kupplung

Wie wir wissen, ermöglichen Glasfaserkoppler eine bidirektionale Kopplung und können zum Teilen oder Kombinieren von Signalen verwendet werden. Das nennen wir „Bidirektionalität“. Anhand des obigen Beispiels könnten wir auf die Idee kommen, die Startrichtung bei einem 2×2-Standardkoppler umzukehren. Tatsächlich ist der Prozess völlig bidirektional. Allerdings kommt es manchmal zu Verwirrung, wenn ein 1×2-Koppler präsentiert wird. Die scheinbare Unsymmetrie des Geräts erweckt den falschen Eindruck, dass das Gerät irgendwie anders funktioniert. Fortsetzung des 1×2-Kopplers: Was passiert, wenn Licht in einen der beiden „Ausgangs“-Ports (d. h. Ports 2 oder 3 oben) eingestrahlt wird? Treten 100 % des Lichts an Port 1 aus? Es tut mir so leid, Ihnen mitteilen zu müssen, dass die Antwort nicht lautet. Light „will“ weiterhin auch aus Port 4 austreten. Wenn wir also davon ausgehen, dass 1 mW in Port 2 eingespeist wird, werden aus Port 1 nur 0,5 mW austreten. Oder wenn wir 1 mW in Port 2 und 2 mW in Port 3 einspeisen, werden aus Port 1 1,5 mW austreten. Warum? ? Denn ein 1×2-Koppler ist nur ein 2×2-Koppler, bei dem eine Faser kurz geschnitten, gequetscht (um die Rückreflexion von der Endfläche zu reduzieren) und im Gehäuse des Kopplers versteckt ist. In diesem Fall können wir leicht verstehen, wie ein Glasfaserkoppler mit Sicherung funktioniert.

Arten von Glasfaserkopplern mit Sicherung

Abgesicherte Glasfaserkoppler sollten basierend auf dem Fenstertyp oder Fasertyp ausgewählt werden. Unabhängig von den verwendeten Porttypen können Glasfaserkoppler für Einzelfenster, Doppelfenster oder sogar Dreifenster (Breitband) ausgelegt werden.

     Einzelfensterkoppler sind für eine einzelne Wellenlänge mit einem schmalen Wellenlängenfenster ausgelegt.
     Doppelfensterkoppler sind für zwei Wellenlängen mit jeweils einem breiten Wellenlängenfenster ausgelegt.
     Drei Fensterkoppler sind für eine einzelne Wellenlänge mit einem breiteren Wellenlängenfenster ausgelegt.

Darüber hinaus gibt es je nach Fasertyp Koppler mit 1×2, 1×3, 1×4, 1×5, 1×6, 1×8, 1×12, 1×16, 1×18, 1×20 , 1×24, 2×2, 2×4 Konfigurationen mit Singlemode- oder Multimode-Faser.

 

Anwendungen von verschmolzenen  Glasfaserkopplern

Als wichtige passive Komponente in faseroptischen Kommunikationssystemen gibt es ein breites Anwendungsspektrum für FBT-Koppler. Darüber hinaus ist der FBT-Koppler aufgrund seiner geringen Größe einzeln oder in Module integriert für Glasfaserschutzschaltungen, MUX/DMUX, optische Kanalüberwachung und Add/Drop-Multiplexing-Anwendungen erhältlich.

    FTTX (FTTP, FTTH, FTTN, FTTC)
    Passive Optical Networks (PON)
    Local Area Networks (LAN)
    CATV Systems
    Amplifying, Monitoring System
    Test Equipments

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Stichworte: FBT-Koppler