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光隔离器的分类应用
时间:2020-10-07 16:56

  光隔离器是一种双端口的具有非互易特性的光器件。它的作用是防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响。光隔离器对沿正向传输的光信号衰减很小而对沿相反方向传输的光信号衰减很大,构成光的单向通路。

  块状型结构属分立元件结构,是指在光隔离器光路结构中,通过棒透镜、偏振器和法拉第旋转器等分立元件,将光纤间接耦合起来。此类器件在技术上已经成熟,现在市场上的隔离器基本上都采用这种结构。其缺点在于所用光学元件多、体积相对较大。

  光纤型是指在光隔离器的光路结构中,将光纤端面作适当的加工,如抛光、镀膜等,其它材料的元件则不介入或较少介入光路。其特点在于:体积小、重量轻、抗机械震动性能好。然而此类器件要用到特种光纤,且加工精度要求高、工艺复杂、价格昂贵。虽有应用于系统的例子,但其性能指标离实用化还有一定的距离。

  波导型的光隔离器属集成光学器件,采用扩散有Ti的铌酸锂等衬底材料,经沉积、光刻、扩散等波导工艺,制成磁光波导,再与其它元件及单模光纤耦合,形成光隔离器。它体积小、重量轻、热稳定性和机械稳定性好,但由于波导制作技术、光纤和波导间的耦合技术还不成熟,因而其性能指标与实际应用的要求还有很大差距。

  光隔离器按其外部结构可分为:尾纤型、连接器端口型(也称在线安装型)和微型化型。前两种也称为在线型,可直接插入光纤网络中;微型化光隔离器则常用于半导体激光器及其它器件中。

  光隔离器按其性能可分为:偏振灵敏型(也称偏振相关)和偏振无关型。一般情况下,偏振灵敏型的光隔离器常做成微型化的,偏振无关型光隔离器则常做成在线型的。

  偏振相关光隔离器的结构包括空间型和光纤型。由于不论入射是否为偏振光,经过这种光隔离器后的出射光均为线偏振光,因而称之为偏振相关光隔离器。主要用于DFB激光器中。偏振无关光隔离器是一种对输入光偏振态依赖性很小(典型值0.2dB)的光隔离器。一般来说,偏振无关光隔离器的典型结构、工作原理都更复杂一些。它采用有角度的分离光束的原理来制成,可起到偏振无关的目的。

  目前DFB激光器单纵模输出己达数十nW,其工作波长的漂移小于1埃/度,但在高频直接调制下,仍然发生光谱展宽现象,这种光谱的啁啾声对长跨距高比特率的传输极为不利。为了减少回波引起的啁啾声,必须在激光器中加入光隔离器。

  在长距离光通信系统中,需要大量的中继放大器。它可以克服中继电子设备响应速度慢等缺点,因此,其发展速度很快,目前光纤放大器已进入实用化阶段。为了使光纤放大器工作稳定,无论在掺铒光纤放大器中,还是在掺镨光纤放大器或半导体光放大器中,都必须在放大器的两端使用隔离器来消除回返光的影响。

  在千兆比特每秒的越洋海底光缆中,需要用到超过50个带光隔离器的光纤放大器。隔离器的性能指标将直接影响放大器的增益和噪声,设计时常要求光隔离器的回波损耗、隔离度分别在50dB和40dB以上。

  在收看电视时,无线电波的多路径造成了电视图像的重影,信号过弱使画面出现大片“雪花”,同时由于电磁波干扰造成了画面质量的下降;另一方面,卫星电视要求配备相应的卫星电视接收机和FM/AM转换器。所以,CATV受到了广大用户的欢迎,发展相当迅速。目前发达国家的CATV网已占整个电视用户的50%以上。在光纤CATV网中传播多路径信号的时候,必须使用高线性、小畸变、大输出功率和低噪声的DFB激光器,光器件上还必须装上光隔离器,以保证反射信号得到足够的衰减。由于模拟信号抗干扰能力较数字信号差,所以对隔离器的隔离度要求更高,常采用双级光隔离器。

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