Optical Circulator

La communication par fibre optique nous a apporté une nouvelle société Internet. Pour mieux prendre en charge un réseau optique, une variété de composants optiques et de technologies associées sont nécessaires. Ils ont contribué à l'évolution de la communication optique, tout en améliorant les fonctionnalités, la fiabilité et l'efficacité économique des réseaux optiques. Les composants optiques passifs sont la pierre angulaire des systèmes de réseaux optiques, et le circulateur en fait partie. Ce tutoriel le présentera en détail

 

Qu'est-ce qu'un circulateur à fibre optique ? Comment fonctionne un circulateur ?

 

Fiber Circulator est un dispositif non réciproque qui dirige un signal optique d'un port à l'autre, dans une seule direction à la fois. Bien que la direction du signal optique puisse être redirigée selon les besoins, le signal optique doit traverser les ports de manière séquentielle (c'est-à-dire du port 1 au port 2 avant de se rendre au port 3). De plus, il peut être utilisé pour réaliser une transmission bidirectionnelle sur une seule fibre. En raison de son isolation élevée des puissances optiques d'entrée et réfléchies et de sa faible perte d'insertion, il est largement utilisé dans les systèmes de communication avancés et les applications de capteurs à fibre optique.

 

Comment fonctionne le circulateur à fibre optique ?

 

Il fonctionne de manière similaire à l'isolateur optique qui utilise également des rotateurs Faraday, cependant, sa construction est plus complexe. Son onde lumineuse à propagation inverse est dirigée vers un troisième port pour la sortie, au lieu d'être perdue. La figure 1(a) montre un circulateur à fibre optique à trois ports. Un signal d'entrée (λ1) au port 1 sort au port 2, un signal d'entrée (λ2) au port 2 sort au port 3 et un signal d'entrée (λ3) au port 3 sort au port 1. De la même manière, dans un circulateur à quatre ports, comme le montre la figure 1 (b), on pourrait idéalement avoir quatre entrées et quatre sorties. En pratique, de nombreuses applications n'ont pas besoin de quatre entrées et quatre sorties. Par conséquent, dans un circulateur à quatre ports, il est courant d'avoir trois ports d'entrée et trois ports de sortie. Cela se fait en faisant du port 1 un port d'entrée uniquement, des ports d'entrée et de sortie du port 2 et du port 3 et du port 4 un port de sortie uniquement.

 

Figure 1. 3-port  Circulator and 4-port Circulator

Types de circulateurs

 

Selon le nombre de ports, les circulateurs à fibre optique peuvent généralement être classés en trois types : 3 ports, 4 ports et 6 ports. En général, les circulateurs à 3 et 4 ports sont assez courants, tandis que les circulateurs à 6 ports sont moins couramment utilisés. Quel que soit le type de port des circulateurs à fibre optique, la lumière optique transmise depuis l'un des ports de ces circulateurs peut être redirigée vers n'importe quel autre port.

En outre, les circulateurs à fibre optique peuvent également être classés en deux types sur le marché : maintien de la polarisation (PM) et insensibilité à la polarisation (PI). Le circulateur PM est fabriqué avec une fibre à maintien de polarisation, ce qui les rend idéaux pour les applications à maintien de polarisation telles que les systèmes 40 Gbps ou les applications de pompe Raman. Ils sont également utilisés dans les amplificateurs à double passage et dans les modules de compensation de dispersion (DCM). Le circulateur PI Fiber est un composant à ondes lumineuses compact et performant. Ce composant offre une isolation élevée, une faible perte d'insertion, une faible perte dépendante de la polarisation (PDL) ainsi qu'une stabilité et une fiabilité élevées. Il est largement utilisé en combinaison avec des réseaux de fibres et d'autres composants réfléchissants dans les systèmes de multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM), les systèmes à grande vitesse et les systèmes de communication bidirectionnels.


Applications des circulateurs à fibre optique

 

Le circulateur à fibre optique prend en charge les ports bidirectionnels et permet d'utiliser une seule fibre à la fois pour la transmission et la réception d'un signal optique. Il est largement utilisé dans de nombreuses applications, telles que les réseaux DWDM, la dispersion du mode de polarisation, la compensation de la dispersion chromatique, les multiplexeurs optiques Add-drop (OADM), les amplificateurs optiques et les capteurs à fibre optique.


Réseaux DWDM


Le circulateur Fibermart peut être utilisé pour extraire un canal optique d'un système DWDM à l'aide d'un réseau de Bragg à fibre (FBG) (illustré à la figure 2). Les canaux DWDM d'entrée sont couplés au port 1 de l'appareil avec un appareil FBG connecté au port 2. La longueur d'onde unique réfléchie par le FBG rentre ensuite dans le circulateur fibermart dans le port 2 et est acheminée en conséquence vers le port 3. Les signaux restants traversent le FBG et sortie sur la fibre du haut.

 

 

De plus, le circulateur à fibre optique est également utilisé pour séparer les signaux de propagation vers l'avant et vers l'arrière avec 50 dB d'isolation (protection de la fibre d'entrée contre l'alimentation de retour tout en utilisant la lumière rejetée) dans les systèmes DWDM. Le circulateur à fibre optique fournit également un niveau de diaphonie (le rapport de la puissance de sortie produite par l'entrée souhaitée à la puissance de sortie produite par les entrées indésirables) de plus de 60 dB. Cela permet à une seule fibre de transmettre efficacement un signal bidirectionnel. (Illustré à la figure 3)

 

 

OADM

 

OADM est basé sur un FBG et deux circulateurs Fibre. 4 canaux, représentés en 4 couleurs, empiètent sur un FBG via un circulateur FO. Le FBG est réglé sur l'un des canaux, ici le canal 4, qui est réfléchi vers le circulateur où il est dirigé vers le bas et "lâché" hors du système. Étant donné que le canal a été abandonné, un autre signal sur ce canal peut être "ajouté" au même point du réseau. Montré dans la figure 4)

Dispersion du mode de polarisation   Certains systèmes à fibres optiques subissent une dispersion modale de polarisation (PMD), une propriété inhérente à tous les supports optiques. La PMD est causée par la différence des vitesses de propagation de la lumière dans les états de polarisation principaux orthogonaux du support de transmission. Si l'impulsion optique contient les deux composantes de polarisation, alors les différentes composantes de polarisation dans les circulateurs FO se déplaceront à des vitesses différentes et arriveront à des moments différents, maculant le signal optique reçu. Avec les coupleurs optiques, les circulateurs optiques peuvent corriger la PMD en faisant tourner le champ électrique et magnétique du signal optique. (Illustré à la figure 5)   Figure 5. Polarization Mode Dispersion (PMD)

Compensation de dispersion chromatique

 

Le circulateur à fibre optique compense la dispersion chromatique en utilisant un FBG ébréché (réflecteur dépendant de la longueur d'onde). Une section de fibre optique est traitée ou dopée avec un matériau qui modifie l'indice de réfraction de la fibre, provoquant des réflexions dépendant de la longueur d'onde. Les FBG à puce ont plusieurs réseaux déplacés dans une fibre et permettent une compensation de la dispersion chromatique. (Illustré à la figure 6)

 

Amplificateurs optiques

Les amplificateurs optiques créent une amplification directe d'un signal sans avoir besoin de le convertir en signal électrique. Les circulateurs Fibermart alimentent le signal d'entrée dans l'amplificateur, reçoivent le signal amplifié et redirigent le signal vers un port de sortie. Dans cette application, le circulateur fournit une rétroaction supprimée de la cavité. La figure 7 illustre ce processus.

 

 

Capteurs à fibre optique

 

Les capteurs à fibre optique sont utilisés pour mesurer des paramètres tels que la contrainte, la température et la pression. Ils utilisent des circulateurs à fibre optique pour rediriger les signaux. L'isolation élevée entre l'entrée et la puissance optique réfléchie couplée à une faible perte d'insertion font du circulateur à fibre optique le composant préféré pour l'interface avec les capteurs à fibre optique. La figure 8 montre la configuration utilisée pour calibrer les FBG avec circulateur optique.

 

 

Choses à garder à l'esprit lors de l'achat d'un circulateur optique

Lors de l'achat d'un circulateur à fibre optique, un composant clé utilisé pour diriger la lumière de manière unidirectionnelle dans les réseaux à fibre optique, plusieurs facteurs essentiels doivent être pris en compte pour assurer une fonctionnalité et une compatibilité optimales avec votre système. Les circulateurs à fibre optique jouent un rôle vital dans plusieurs applications, telles que les télécommunications, la détection à fibre optique et les instruments de test, il est donc primordial de choisir le bon.
Type de configuration : selon l'application, différentes configurations de circulateur telles que 3 ports ou 4 ports peuvent être requises. Comprendre le besoin exact de votre réseau vous guidera dans le choix du bon type.
Gamme de longueur d'onde : différents circulateurs optiques sont conçus pour des plages de longueur d'onde spécifiques. Assurez-vous que l'appareil correspond à la longueur d'onde de fonctionnement requise pour la compatibilité avec votre système existant.
Perte d'insertion : une perte d'insertion plus faible se traduit par une plus grande efficacité. Comparez différents modèles de circulateurs optiques pour trouver un équilibre entre le coût et une perte de signal minimale.
Isolation : une isolation élevée garantit que la lumière indésirable est efficacement supprimée, ce qui améliore les performances. Recherchez un circulateur optique qui offre une isolation optimale pour votre application particulière.
 Sensibilité à la température : les facteurs environnementaux, tels que la température, peuvent avoir un impact sur les performances du circulateur. Tenez compte de votre environnement d'exploitation et optez pour un circulateur optique avec une bonne stabilité de température.
Prix et réputation du fabricant : la qualité est souvent en corrélation avec le prix, mais cela ne signifie pas que le plus cher est le mieux adapté à vos besoins. Faites des recherches sur la réputation des fabricants et examinez les avis pour trouver un produit fiable dans les limites de votre budget.
Conformité et normes : assurez-vous que le circulateur est conforme aux normes industrielles pertinentes, car la non-conformité peut entraîner des problèmes de compatibilité et de sécurité.

Équilibrer ces facteurs avec les considérations de coût et la réputation du fabricant peut conduire à une sélection qui s'intègre parfaitement à votre système de fibre optique.

 

Solutions de circulation optique de Fibre-MART

 

Fiber-Mart propose des circulateurs PI et PM (fonctionnant à des longueurs d'onde de 1 310, 1 550 ou 1 064 nm) avec 3 ou 4 ports. Nos circulateurs optiques se caractérisent par une isolation élevée, une faible perte d'insertion et une excellente stabilité environnementale. De plus, toutes les autres longueurs d'onde, sans ou avec n'importe quel connecteur, peuvent être personnalisées selon les exigences des clients.

 

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