편파 유지 파이버 스플리터란 무엇입니까?

광섬유 통신, 양자 컴퓨팅, 정밀 센싱과 같은 최첨단 분야에서는 광 신호 편광 상태의 안정성이 시스템 성능 한계를 직접적으로 결정합니다. 광 편광 조작의 핵심 부품인 편광 유지(PM) 광섬유 분배기는 고유한 구조 설계를 통해 광 편광 상태와 전력 분배를 정밀하게 제어할 수 있습니다.

편광 유지 광섬유 분배기(PMFS)는 편광 유지 광섬유(PMF)를 기반으로 하는 수동 광소자입니다. 핵심 기능은 입사광의 편광 상태를 그대로 유지하면서 특정 비율에 따라 여러 출력 포트에 광 파워를 분배하는 것입니다.

표준 분배기와 비교했을 때, PM 광섬유 분배기는 광 전력을 분배할 뿐만 아니라 광 신호의 편광 상태를 유지하는데, 이는 편광에 민감한 응용 분야에 매우 중요합니다. 본 논문에서는 PM 광섬유 분배기의 작동 원리, 성능 지표, 장점 및 응용 분야에 대한 심층 분석과 함께 독자를 위한 전문적인 선택 가이드를 제공합니다.

PM 파이버 스플리터의 작동 원리

PM 광섬유 분할기의 작동 원리는 편광 유지 광섬유의 복굴절 특성에 기반합니다. 비대칭 구조(예: 판다형 광섬유의 응력 인가부)를 도입함으로써, 광파의 두 직교 편광 성분(빠른 축과 느린 축)이 서로 다른 속도로 전파되어 안정적인 위상차를 형성합니다.

PM 섬유의 복굴절 효과

PM 광섬유는 코어의 양쪽에 응력을 가하는 영역(예: 판다, 보우타이 구조)을 도입하여 광섬유 내에 강한 복굴절 효과를 생성합니다. 이 설계는 두 개의 뚜렷한 주축을 설정합니다.

• 빠른 축 : 굴절률이 작은 방향으로, 빛이 더 빨리 이동합니다.

• 느린 축 : 굴절률이 더 큰 방향으로, 빛이 더 느리게 이동합니다.

선형 편광된 빛이 PM 파이버의 주축(고속 또는 저속 축) 중 하나를 따라 방출되면, 그 편광 상태는 장거리에 걸쳐 안정적으로 유지될 수 있습니다. 편광 방향이 축과 정렬되지 않으면, 두 축 사이에 광 출력이 결합되어 편광 누화가 발생합니다.

빔 분할 방법

PM 파이버 분할기는 편광 상태를 유지하면서 빔 분할을 달성하기 위해 다양한 기술을 사용합니다.

• 마이크로 광학 분할기 : 렌즈와 유리 모세관을 조합하여 정밀 광학 요소를 통해 광학적 필드 분배를 구현합니다.

• 융합형 바이코니컬 테이퍼(FBT) 스플리터 : 여러 개의 PM 파이버를 함께 묶고, 가열하여 융합한 다음, 늘려서 결합된 광파관 구조를 형성합니다.

• 평면 광파 회로(PLC) 분할기 : 반도체 공정을 활용하여 칩에 광 도파관 어레이를 생성하여 더욱 정밀한 광 전력 분배가 가능합니다.

이러한 기술은 모든 포트에서 편광 축의 엄격한 정렬을 보장하여 출력 편광 상태의 앨리어싱을 방지하는 동시에 정확한 광 전력 분배를 달성합니다.

PM 파이버 스플리터의 주요 성능 지표

PM 파이버 분할기의 성능을 평가하는 데는 표준 광학 매개변수뿐만 아니라 특정 편광 관련 매개변수도 포함됩니다.

편광 특성

• 소광비(PER) : 분광기의 편광 상태 유지 능력을 측정하는 핵심 매개변수로, 두 직교 편광 모드의 전력의 대수적 비율로 정의됩니다. 고품질 PM 광섬유 분광기는 일반적으로 25dB 이상의 PER을 달성합니다.** PER이 높을수록 편광 상태 유지 능력이 더 우수함을 나타냅니다.

• 편파 의존 손실(PDL) : 입력 편파 상태 변화로 인한 삽입 손실 변화입니다. PM PLC 스플리터는 PDL을 0.2dB 미만으로 압축할 수 있으며, 고품질 제품은 0.1dB를 달성합니다.

표준 광학 측정법

• 삽입 손실 : 입력 전력 대비 출력 광 전력의 감쇠. 고품질 PM 광섬유 분배기의 일반적인 삽입 손실은 0.5dB** 미만입니다.

• 균일성 : 다중 채널 스플리터에서 특히 중요한 출력 포트 간 전력의 일관성입니다.

• 반사 손실 : 입사광 중 광원으로 반사되는 빛의 비율을 나타냅니다. 반사 손실이 높을수록 광원과 시스템에 반사되는 빛의 영향을 줄여주므로 더 좋습니다.

Fibermart PM 파이버 스플리터와 마찬가지로, 우리는 고객에게 배송하기 전에 각 장치에 대해 100% QC 테스트를 거쳤으며, 모든 PM 스플리터는 아래 사양을 준수합니다.

참고사항:

커넥터가 있는 장치의 경우 삽입 손실(IL)은 0.3dB 증가하고, 반사 손실(RL)은 5dB 감소하고, 소광비(ER)는 2dB 감소합니다.

사양은 예고 없이 변경될 수 있습니다.

주요 매개변수 참고 사항

파장 범위: 이 표의 데이터는 주로 가장 일반적인 PM 파장인 PM1310과 PM1550에 적용됩니다. Fibermart는 다른 파장(예: 460nm, 630nm, 780nm, 980nm, 1064nm, 1310nm, 1550nm 또는 맞춤형)에 대한 맞춤형 옵션도 제공합니다.

주요 지표 설명:

삽입 손실 : 신호가 분배기를 통과할 때 광 전력이 감소하는 것을 말합니다. 값이 낮을수록 좋습니다.

소광비 : 소자의 편광 상태 유지 능력을 측정합니다. 이는 PM 부품의 핵심 지표이며, 값이 높을수록 좋습니다.

균일성 : 출력 포트 전체의 전력 분배 균일성을 나타냅니다. 값이 낮을수록 균일성이 더 좋음을 나타냅니다.

환경 안정성 지표

PM 광섬유 스플리터는 넓은 온도 범위(예: -40°C ~ +85°C)에서 작동하는 경우가 많으므로 성능 안정성이 매우 중요합니다. 온도에 따른 손실은 다양한 온도 조건에서 성능 변화를 평가하는 핵심 지표입니다.

PM 스플리터의 응용 분야

PM 파이버 스플리터는 편광 상태에 민감한 고정밀 시스템에서 필수적인 역할을 합니다.

광섬유 감지 시스템

광섬유 자이로스코프(FOG)에서 PM 광섬유 분배기는 선형 편광된 빛을 사냑 간섭계 루프로 분배하여 회전으로 인한 위상 차이를 감지하여 각속도 측정을 가능하게 합니다. -40dB 미만의 편광 누화 특성 덕분에 자이로 바이어스 안정성이 0.001°/h** 미만으로 향상됩니다.

분산형 파이버 센싱 시스템은 또한 변형률 및 온도 모니터링에서 감지 신호의 편광 상태를 유지하기 위해 PM 파이버 스플리터를 사용하여 미터 수준까지 위치 정확도를 향상시킵니다.

양자 통신 네트워크

BB84 프로토콜을 사용하는 것과 같은 양자 키 분배(QKD) 시스템에서는 PM 광섬유 분할기를 사용하여 4상태 편광 인코딩된 광자를 생성합니다. 이 분할기의 소광비는 키 생성률에 직접적인 영향을 미칩니다. 실험 결과, PER=25dB인 분할기를 사용하면 양자 비트 오류율을 1.2% 미만으로 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.

코히어런트 광통신

100G/400G 코히어런트 수신기에서 PM 광섬유 분배기는 국부 발진기 광과 신호 광을 90° 광 하이브리드로 결합합니다. 이러한 저손실 특성은 수신기 감도를 2dB 향상시켜 전송 거리를 연장할 수 있습니다.

고정밀 측정 시스템

• 간섭계 : PM 파이버 분할기는 간섭계의 광 경로 분배에 사용되며, 편광 상태를 유지하여 고대비 간섭 무늬를 구현합니다.

• 파이버 레이저 : 레이저 공동 내에 PM 파이버 분할기를 사용하면 레이저의 편광 상태를 유지하는 데 도움이 되며, 응집성과 안정성이 향상됩니다.

• 생체의학 영상 : 광 간섭 단층촬영(OCT)과 같은 기술은 편광 상태를 유지하기 위해 PM 파이버 분할기를 사용하여 이미지 품질을 향상시킵니다.

PM 파이버 스플리터를 선택하는 방법? PM 스플리터 유형

올바른 PM 파이버 분할기를 선택하려면 특정 응용 분야의 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 여러 가지 기술적 요소를 고려해야 합니다.

성능 매개변수 매칭

애플리케이션 시나리오의 주요 요구 사항에 따라 적절한 성능 매개변수를 선택하세요.

• 소멸 비율 : 양자 통신과 고정밀 간섭계는 일반적으로 25dB 이상의 높은 PER을 필요로 하지만, 일반적인 응용 분야에서는 20dB이면 충분할 수 있습니다.

• 삽입 손실 : 시스템 전력 예산이 부족한 경우 삽입 손실(<0.5dB)이 낮은 스플리터를 선택하세요.

• 편광 의존 손실 : 편광 상태 변화에 민감한 시스템은 낮은 PDL(<0.2dB)을 갖는 분할기를 선택해야 합니다.

편광 축 정렬 구성

PM 파이버 분할기는 편광 축 정렬에 대한 애플리케이션 요구 사항에 따라 사용자 정의가 가능합니다.

• 0도 정렬 : 빠른 축에서 빠른 축으로, 또는 느린 축에서 느린 축으로 정렬합니다. 가장 일반적인 구성입니다.

• 90도 정렬 : 빠른 축에서 느린 축으로, 특정 유형의 간섭계 및 감지 시스템에 적합합니다.

• 45도 정렬 : 특정 유형의 탈분극기와 같은 특정 응용 분야에 사용됩니다.

분할 비율 및 채널 수

시스템 아키텍처에 따라 적절한 분할 비율과 채널 수를 선택하세요.

• 1x2, 1x4, 2x2 : 보다 간단한 시스템을 위한 일반적인 저채널 구성입니다.

• 1x8, 1x16, 1x32 : 다중 사용자 또는 다중 센서 시스템을 위한 고채널 수 구성.

분할 비율은 같을 수도 있고(예: 50:50) 다를 수도 있습니다(예: 10:90). 이는 시스템의 여러 노드에서 필요한 전력에 따라 선택됩니다.

패키지 스타일

설치 환경에 따라 적절한 패키지 스타일을 선택하세요.

• 베어 파이버 : 패치 패널이나 테스트 장비 내부 통합에 적합합니다.

• 소형 강철 튜브 : 공간 제약이 있는 애플리케이션을 위한 소형화된 패키지입니다.

• 박스형(ABS) : 크기와 보호성이 균형을 이루며 광섬유 분배 박스에 널리 사용됩니다.

• 플러그인 유형 : 모듈식 디자인으로 설치와 유지관리가 간편합니다.

• 랙 마운트 유형 : 데이터 센터의 고밀도 배포에 적합한 표준 19인치 섀시입니다.

광섬유 유형 호환성

스플리터에 사용된 PM 광섬유 유형이 시스템의 다른 구성 요소와 호환되는지 확인하십시오. 일반적인 PM 광섬유 유형은 다음과 같습니다.

• 팬더 : 가장 널리 사용되는 PM 섬유 유형입니다.

• 나비넥타이 : 특정한 응력을 가하는 부위의 모양을 특징으로 합니다.

• 타원형 클래드 : 기하학적 모양을 통해 복굴절을 생성합니다.

요약

현대 광 시스템의 핵심 구성 요소인 PM 광섬유 분배기는 광 편광 상태와 전력 분배를 정밀하게 제어하여 고정밀 광 시스템의 견고한 기반을 제공합니다. 광섬유 센싱, 양자 ​​통신, 코히어런트 광 통신 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 PM 광섬유 분배기의 중요성은 이미 잘 알려져 있습니다.

양자 컴퓨팅, 6G 통신, 고급 감지 기술의 지속적인 개발로 인해 PM 파이버 분할기의 성능 요구 사항이 점점 더 높아질 것입니다. 더 높은 소광비, 더 낮은 손실, 더 컴팩트한 패키징, 더 넓은 작동 온도 범위가 기술 발전의 방향이 될 것입니다.

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자주 묻는 질문

질문: PM 파이버 결합기를 요청했는데, 스플리터 견적을 제시했는데, 왜 그런가요?

A: 두 장치는 반대 방향으로 사용되는 동일한 장치입니다. 애플리케이션 노트에 설명된 대로 분할이 양방향으로 발생한다는 점을 이해한다면 모든 분배기를 결합기로 사용할 수 있습니다.

질문: PM 파이버 스플리터의 지향성이란 무엇입니까?

A: 지향성은 스플리터의 한 출력 포트에서 다른 출력 포트로 원치 않는 빛이 얼마나 반사되거나 향하는지를 측정하는 기준입니다. 예를 들어, 50/50 스플리터의 입력 포트에서 나오는 빛은 일반적으로 두 출력 포트로 균등하게 전송됩니다. 지향성은 한 출력 포트에서 다른 출력 포트로 얼마나 많은 빛이 전송되는지를 측정하는 기준입니다.

질문: PM 스플리터에 사용할 수 있는 광섬유나 포트는 몇 개인가요?

A: 표준 구성은 1x2, 2x2, 1x3입니다. 이러한 기본 스플리터를 "빌딩 블록"으로 사용하면 더 많은 입출력 포트 수를 확보할 수 있습니다. 최종 장치는 개별 스플리터를 보호하기 위해 상자나 케이스에 담겨 제공됩니다.

질문: 표준 장치의 느린 축 발사와 빠른 축 발사 모두에 대한 분할 비율이 동일하게 유지됩니까?

A: 아니요. 표준(기성품) PM 스플리터 장치의 경우, 스플리트 비율은 저속 축 전파에만 최적화되어 있습니다. 균일한 스플리트 비율의 경우

느린 축과 빠른 축 모두 맞춤 주문으로 가능합니다.