Optischer Zirkulator

Die Glasfaserkommunikation hat uns eine neue Internetgesellschaft gebracht. Um ein optisches Netzwerk besser zu unterstützen, sind verschiedene optische Komponenten und verwandte Technologien erforderlich. Sie haben zur Entwicklung der optischen Kommunikation beigetragen und gleichzeitig die Funktionen, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit optischer Netzwerke verbessert. Passive optische Komponenten sind der Grundstein für optische Netzwerksysteme, und der Zirkulator ist einer davon. Dieses Tutorial wird es umfassend vorstellen

Was ist ein Glasfaserzirkulator? Wie funktioniert ein Zirkulator?

Fiber Circulator ist ein nicht reziprokes Gerät, das ein optisches Signal von einem Port zum nächsten in jeweils nur einer Richtung leitet. Während die Richtung des optischen Signals nach Bedarf umgeleitet werden kann, muss das optische Signal nacheinander durch die Ports laufen (d. H. Von Port 1 zu Port 2, bevor es zu Port 3 fährt). Zusätzlich kann es verwendet werden, um eine bidirektionale Übertragung über eine einzelne Faser zu erreichen. Aufgrund seiner hohen Isolation der Eingangs- und reflektierten optischen Leistungen und seines geringen Einfügungsverlusts wird es häufig in fortschrittlichen Kommunikationssystemen und Glasfasersensoranwendungen verwendet.

Wie funktioniert der Glasfaserzirkulator?

Es funktioniert ähnlich wie ein optischer Isolator, der auch Faraday-Rotatoren verwendet, jedoch ist sein Aufbau komplexer. Seine sich umgekehrt ausbreitende Lichtwelle wird zur Ausgabe auf einen dritten Port gerichtet, anstatt verloren zu gehen. Fig. 1 (a) zeigt einen Glasfaserzirkulator mit drei Anschlüssen. Ein Eingangssignal (λ1) an Port 1 tritt an Port 2 aus, ein Eingangssignal (λ2) an Port 2 tritt an Port 3 aus und ein Eingangssignal (λ3) an Port 3 tritt an Port 1 aus Vier-Port-Zirkulator, wie in Fig. 1 (b) gezeigt, könnte man idealerweise vier Eingänge und vier Ausgänge haben. In der Praxis benötigen viele Anwendungen nicht vier Eingänge und vier Ausgänge. Daher ist es in einem Zirkulator mit vier Ports üblich, drei Eingangsports und drei Ausgangsports zu haben. Dies erfolgt, indem Port 1 zu einem Nur-Eingabe-Port, Port 2 und Port 3 zu Eingangs- und Ausgangsports und Port 4 zu einem Nur-Ausgabe-Port gemacht wird.

Arten von Zirkulatoren

Entsprechend der Anzahl der Anschlüsse können Glasfaserzirkulatoren normalerweise in drei Typen eingeteilt werden: 3-Port, 4-Port und 6-Port. Im Allgemeinen sind 3-Port- und 4-Port-Zirkulatoren weit verbreitet, während die 6-Port-Zirkulatoren weniger häufig verwendet werden. Unabhängig davon, welcher Port-Typ der Glasfaser-Zirkulatoren vorhanden ist, kann optisches Licht von einem der Ports in solchen Zirkulatoren zu einem anderen Port umgeleitet werden.

Darüber hinaus können Lichtwellenleiter-Zirkulatoren auf dem Markt auch in zwei Typen eingeteilt werden: Polarisationserhaltung (PM) und Polarisationsunempfindlich (PI). PM-Zirkulatoren werden mit polarisationserhaltenden Fasern hergestellt, wodurch sie sich ideal für polarisationserhaltende Anwendungen wie 40-Gbit / s-Systeme oder Raman-Pumpenanwendungen eignen. Sie werden auch in Doppelpassverstärkern und in Dispersionskompensationsmodulen (DCMs) verwendet. PI Fiber Circulator ist eine kompakte Hochleistungs-Lichtwellenkomponente. Diese Komponente bietet eine hohe Isolation, einen geringen Einfügungsverlust, einen geringen polarisationsabhängigen Verlust (PDL) sowie eine hohe Stabilität und Zuverlässigkeit. Es wird häufig in Kombination mit Fasergittern und anderen reflektierenden Komponenten in DWDM-Systemen (Dense Wavelength Division Multiplexing), Hochgeschwindigkeitssystemen und bidirektionalen Kommunikationssystemen verwendet.

Anwendungen von Lichtwellenleiter-Zirkulatoren

Der optische Faserzirkulator unterstützt bidirektionale Ports und ermöglicht die Verwendung einer einzelnen Faser sowohl zum Senden als auch zum Empfangen eines optischen Signals. Es wird häufig in vielen Anwendungen verwendet, z. B. in DWDM-Netzwerken, Polarisationsmodendispersion, chromatischer Dispersionskompensation, optischen Add-Drop-Multiplexern (OADMs), optischen Verstärkern und faseroptischen Sensoren.

DWDM-Netzwerke

Mit dem Fibermart-Zirkulator kann ein optischer Kanal mithilfe eines Fibre-Bragg-Gitters (FBG) aus einem DWDM-System entfernt werden (siehe Abbildung 2). Die Eingangs-DWDM-Kanäle werden mit einem an Port 2 angeschlossenen FBG-Gerät in Port 1 des Geräts eingekoppelt. Die vom FBG reflektierte Einzelwellenlänge tritt dann wieder in den Fibremart-Zirkulator in Port 2 ein und wird entsprechend zu Port 3 geleitet. Die verbleibenden Signale werden durch den geleitet FBG und Ausgang auf der oberen Faser.

DWDM-Anwendung 1
Abbildung 2. Zirkulator zum Löschen eines optischen Kanals aus einem DWDM-System mithilfe eines FBG

Darüber hinaus wird der Glasfaserzirkulator auch verwendet, um sich vorwärts und rückwärts ausbreitende Signale mit einer Isolation von 50 dB (Schutz der Eingangsfaser vor Rückgewinnung von Leistung unter Verwendung des zurückgewiesenen Lichts) in DWDM-Systemen zu trennen. Der Lichtwellenleiter-Zirkulator liefert auch einen Übersprechpegel (das Verhältnis der vom gewünschten Eingang erzeugten Ausgangsleistung zur von unerwünschten Eingängen erzeugten Ausgangsleistung) von mehr als 60 dB. Dies ermöglicht es einer einzelnen Faser, ein bidirektionales Signal effektiv zu übertragen. (In Abbildung 3 dargestellt)