Circulador óptico

La comunicación por fibra óptica nos ha traído una nueva sociedad de Internet. Para soportar mejor una red óptica, se necesitan una variedad de componentes ópticos y tecnologías relacionadas. Han contribuido a la evolución de las comunicaciones ópticas, al tiempo que mejoran las funcionalidades, la fiabilidad y la eficiencia económica de las redes ópticas. Los componentes ópticos pasivos son la piedra angular de los sistemas de redes ópticas, y el circulador es uno de ellos. Este tutorial lo presentará de manera integral

¿Qué es el circulador de fibra óptica? ¿Cómo funciona un circulador?

Fiber Circulator es un dispositivo no recíproco que dirige una señal óptica de un puerto al siguiente, solo en una dirección a la vez. Si bien la dirección de la señal óptica puede redirigirse según sea necesario, la señal óptica debe pasar a través de los puertos secuencialmente (es decir, desde el puerto 1 al puerto 2, antes de viajar al puerto 3). Además, se puede utilizar para lograr una transmisión bidireccional a través de una sola fibra. Debido a su alto aislamiento de la entrada y las potencias ópticas reflejadas y su baja pérdida de inserción, se usa ampliamente en sistemas de comunicación avanzados y aplicaciones de sensores de fibra óptica.

¿Cómo funciona el circulador de fibra óptica?

Funciona de forma similar al aislador óptico que también utiliza rotores Faraday, sin embargo, su construcción es más compleja. Su onda de luz de propagación inversa se dirige a un tercer puerto para la salida, en lugar de perderse. La figura 1 (a) muestra un circulador de fibra óptica de tres puertos. Una señal de entrada (λ1) en el puerto 1 sale en el puerto 2, una señal de entrada (λ2) en el puerto 2 sale en el puerto 3 y una señal de entrada (λ3) en el puerto 3 sale en el puerto 1. De la misma manera, en un circulador de cuatro puertos, como se muestra en la Figura 1 (b), uno podría tener idealmente cuatro entradas y cuatro salidas. En la práctica, muchas aplicaciones no necesitan cuatro entradas y cuatro salidas. Por lo tanto, en un circulador de cuatro puertos, es común tener tres puertos de entrada y tres puertos de salida. Esto se hace haciendo que el puerto 1 sea un puerto solo de entrada, el puerto 2 y el puerto 3 de entrada y salida y el puerto 4 un puerto solo de salida.

Tipos de circuladores

Según el número de puertos, los circuladores de fibra óptica se pueden clasificar normalmente en tres tipos: 3 puertos, 4 puertos y 6 puertos. En general, los circuladores de 3 y 4 puertos son bastante comunes, mientras que los circuladores de 6 puertos se utilizan con menos frecuencia. Independientemente del tipo de puerto de los circuladores de fibra óptica, la luz óptica que se transmite desde cualquiera de los puertos en dichos circuladores puede redirigirse a cualquier otro puerto.

Además, los circuladores de fibra óptica también se pueden clasificar en dos tipos en el mercado: mantenimiento de polarización (PM) e insensible a la polarización (PI). El circulador PM está fabricado con fibra de mantenimiento de polarización, lo que los hace ideales para aplicaciones de mantenimiento de polarización, como sistemas de 40 Gbps o aplicaciones de bombas Raman. También se utilizan en amplificadores de doble paso y en módulos de compensación de dispersión (DCM). El circulador de fibra PI es un componente de onda luminosa compacto y de alto rendimiento. Este componente proporciona un alto aislamiento, baja pérdida de inserción, baja pérdida dependiente de la polarización (PDL) y alta estabilidad y confiabilidad. Se usa ampliamente en combinación con rejillas de fibra y otros componentes reflectantes en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM), sistemas de alta velocidad y sistemas de comunicación bidireccional.

Aplicaciones de los circuladores de fibra óptica

El circulador de fibra óptica admite puertos bidireccionales y permite utilizar una sola fibra tanto para la transmisión como para la recepción de una señal óptica. Se usa ampliamente en muchas aplicaciones, como redes DWDM, dispersión en modo de polarización, compensación de dispersión cromática, multiplexores ópticos de adición y caída (OADM), amplificadores ópticos y sensores de fibra óptica.

Redes DWDM

El circulador Fibermart se puede utilizar para desconectar un canal óptico de un sistema DWDM mediante una rejilla de fibra Bragg (FBG) (que se muestra en la Figura 2). Los canales de entrada DWDM se acoplan al puerto 1 del dispositivo con un dispositivo FBG conectado al puerto 2. La longitud de onda única reflejada por el FBG vuelve a entrar en el circulador fibermart en el puerto 2 y se enruta en consecuencia al puerto 3. Las señales restantes pasan a través del FBG y salir por la fibra superior.

Aplicación DWDM 1
Figura 2. Circulador utilizado para desconectar un canal óptico de un sistema DWDM utilizando un FBG

Además, el circulador de fibra óptica también se usa para separar señales de propagación hacia adelante y hacia atrás con 50 dB de aislamiento (protección de la fibra de entrada contra el retorno de energía mientras se emplea la luz rechazada) en sistemas DWDM. El circulador de fibra óptica también proporciona un nivel de diafonía (la relación entre la potencia de salida producida por la entrada deseada y la potencia de salida producida por entradas no deseadas) de más de 60 dB. Esto permite que una sola fibra transmita eficazmente una señal bidireccional. (Se muestra en la figura 3)