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2021年05月13日(木) | RSS Feed

光サーキュレータの紹介

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光サーキュレータ



光ファイバ通信は私たちに新しいインターネット社会をもたらしました。光ネットワークをより適切にサポートするには、さまざまな光コンポーネントと関連技術が必要です。それらは、光ネットワークの機能性、信頼性、および経済性を向上させながら、光通信の進化に貢献してきました。パッシブ光コンポーネントは光ネットワークシステムの基礎であり、サーキュレータはその1つです。このチュートリアルでは、それを包括的に紹介します



光ファイバーサーキュレーターとは何ですか?サーキュレーターはどのように機能しますか?



ファイバーサーキュレータは、光信号を1つのポートから次のポートに一度に一方向にのみ送る非相反デバイスです。光信号の方向は必要に応じてリダイレクトできますが、光信号はポートを順番に通過する必要があります(つまり、ポート3に移動する前にポート1からポート2に移動する必要があります)。さらに、単一のファイバー上で双方向伝送を実現するために使用できます。入力光パワーと反射光パワーの高いアイソレーションと低い挿入損失により、高度な通信システムや光ファイバーセンサーアプリケーションで広く使用されています。

光ファイバサーキュレータはどのように機能しますか?

ファラデー回転子も使用する光アイソレータと同様に動作しますが、構造はより複雑です。その逆伝搬光波は、失われるのではなく、出力のために3番目のポートに向けられます。図1(a)は、3ポート光ファイバサーキュレータを示しています。ポート1の入力信号(λ1)はポート2に出て、ポート2の入力信号(λ2)はポート3に出て、ポート3の入力信号(λ3)はポート1に出ます。図1(b)に示すように、4ポートサーキュレータは、理想的には4つの入力と4つの出力を持つことができます。実際には、多くのアプリケーションは4つの入力と4つの出力を必要としません。したがって、4ポートサーキュレータでは、3つの入力ポートと3つの出力ポートを持つのが一般的です。これは、ポート1を入力専用ポート、ポート2とポート3の入力ポートと出力ポート、およびポート4を出力専用ポートにすることによって行われます。

サーキュレータの種類

光ファイバサーキュレータは、ポート数に応じて、通常、3ポート、4ポート、6ポートの3種類に分類できます。一般に、3ポートおよび4ポートのサーキュレータは非常に一般的ですが、6ポートのサーキュレータはあまり一般的ではありません。光ファイバサーキュレータのどのポートタイプに関係なく、そのようなサーキュレータの任意のポートから送信される光は、他の任意のポートにリダイレクトできます。

さらに、光ファイバーサーキュレーターは、市場では偏光維持(PM)と偏光非感受性(PI)の2つのタイプに分類することもできます。 PMサーキュレータは、分極維持ファイバを使用して製造されているため、40Gbpsシステムやラマンポンプアプリケーションなどの分極維持アプリケーションに最適です。また、ダブルパスアンプや分散補償モジュール(DCM)でも使用されます。 PIファイバーサーキュレーターは、コンパクトで高性能な光波コンポーネントです。このコンポーネントは、高いアイソレーション、低い挿入損失、低い分極依存損失(PDL)、および高い安定性と信頼性を提供します。高密度波長分割多重(DWDM)システム、高速システム、双方向通信システムで、ファイバグレーティングやその他の反射コンポーネントと組み合わせて広く使用されています。

光ファイバサーキュレータの用途

光ファイバサーキュレータは双方向ポートをサポートし、光信号の送信と受信の両方に単一のファイバを使用できるようにします。これは、DWDMネットワーク、偏光モード分散、波長分散補償、光アドドロップマルチプレクサ(OADM)、光増幅器、光ファイバセンサーなどの多くのアプリケーションで広く使用されています。

DWDMネットワーク

ファイバーマートサーキュレーターは、ファイバーブラッググレーティング(FBG)を使用してDWDMシステムから光チャネルをドロップするために使用できます(図2を参照)。入力DWDMチャネルは、ポート2に接続されたFBGデバイスでデバイスのポート1に結合されます。FBGから反射された単一波長は、ポート2でファイバーマートサーキュレータに再入力され、ポート3にルーティングされます。残りの信号はFBGを実行し、上部のファイバーで終了します。

DWDMアプリケーション1
図2.FBGを使用してDWDMシステムから光チャネルをドロップするために使用されるサーキュレータ

さらに、光ファイバサーキュレータは、DWDMシステムで50 dBのアイソレーション(除去された光を使用しながら入力ファイバを戻り電力から保護)で順方向および逆方向に伝搬する信号を分離するためにも使用されます。光ファイバサーキュレータは、60 dBを超えるレベルのクロストーク(不要な入力によって生成される出力電力に対する、目的の入力によって生成される出力電力の比率)も提供します。これにより、1本のファイバで双方向信号を効果的に送信できます。 (図3に示されています)






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