Prinsip dasar isolator optik Polarization-insensitive fiber isolator (Polarization Insensitive Fiber Isolator) dapat dibagi menjadi polarisasi-independen (Polarisasi Tidak Sensitif) dan polarisasi-dependen (Polarisasi Sensitif) sesuai karakteristik polarisasi. Karena daya optik yang melewati isolator serat optik yang bergantung pada polarisasi tergantung pada keadaan polarisasi lampu input, diperlukan untuk menggunakan polarisasi mempertahankan serat sebagai kuncir. Isolator serat optik ini terutama akan digunakan dalam sistem komunikasi optik yang koheren. Saat ini, isolator serat optik yang paling banyak digunakan masih mandiri polarisasi, dan kami hanya menganalisis isolator serat optik jenis ini
1 Struktur khas isolator serat polarisasi-independen Struktur yang relatif sederhana ditunjukkan pada Gambar 1. Struktur ini hanya menggunakan empat elemen utama: cincin magnetik (Magnetic Tube), rotator Faraday (Faraday Rotator), dua potongan wedge LiNbO3 (LN Wedge), dan sepasang kolimator serat (Fiber Collimator), Anda dapat Membuat isolator serat optik dalam saluran. 2 Prinsip kerja dasar Berikut ini adalah analisis terperinci dari dua kondisi sinyal optik ke depan dan transmisi terbalik dalam isolator serat optik.
2.1 Transmisi maju Seperti yang ditunjukkan pada (Gambar 2), sinar cahaya paralel yang dipancarkan dari kolilimator memasuki pelat wedge pertama P1, sinar cahaya dibagi menjadi o cahaya dan e cahaya, arah polarisasi yang tegak lurus satu sama lain, dan arah perambatan adalah satu Sudut. Ketika mereka melewati rotator Faraday 45°, bidang polarisasi cahaya o yang dipancarkan dan lampu e berputar ke arah yang sama sebesar 45°, karena sumbu kristal pelat wedge LN kedua P2 persis relatif terhadap yang pertama. Sudutnya adalah 45 °, sehingga cahaya o dan cahaya e direfracted bersama-sama untuk menggabungkan dua balok cahaya paralel dengan jarak kecil, dan kemudian digabungkan ke dalam inti serat oleh collimator lain. Dalam hal ini, hanya sebagian kecil dari daya optik input yang hilang. Kerugian ini disebut hilangnya isolator. ("+" dalam gambar menunjukkan arah e light)
2 Transmisi terbalik Seperti yang ditunjukkan pada (Gambar 3), ketika balok cahaya paralel ditransmisikan ke arah sebaliknya, pertama-tama melewati kristal P2 dan dibagi menjadi o cahaya dan e cahaya yang arah polarisasi dan sumbu kristal P1 berada pada sudut 45 °. Karena tidak timbal balik efek Faraday, setelah cahaya o dan cahaya e melewati rotator Faraday, arah polarisasi masih diputar ke arah yang sama (berlawanan arah jarum jam dalam gambar) sebesar 45°, sehingga cahaya o asli dan e light memasuki Wedge kedua (P1) menjadi e-light dan o-light. Karena perbedaan indeks refraksi, dua balok cahaya tidak lagi dapat digabungkan menjadi balok paralel di P1, tetapi direfraksi ke arah yang berbeda. E-light dan o-light dipisahkan lebih jauh oleh sudut yang lebih besar, bahkan setelah melewati lensa self-focusing. Konektor tidak dapat memasuki inti serat, sehingga mencapai tujuan isolasi terbalik. Kehilangan penularan saat ini disebut isolasi.
3 Parameter teknis Untuk isolator serat optik, indikator teknis utama adalah Insertion Loss, Isolation, Return Loss, Polarization Dependent Loss, Polarization Mode Dispersion (Polarization). Mode Dispersi), dll., akan dijelaskan satu per satu di bawah .
3.1 Kerugian Penyisipan (Insertion Loss) Dalam isolator serat independen polarisasi, kehilangan penyisipan terutama termasuk hilangnya kolimator serat, rotator Faraday, dan kristal birefringent. Untuk analisis terperinci tentang kehilangan penyisipan yang disebabkan oleh kolilimator serat, silakan merujuk pada " Prinsip-prinsip Collimator. Inti isolator terutama terdiri dari rotator Faraday dan dua potongan wedge LN. Semakin tinggi rasio kepunahan rotator Faraday, semakin rendah reflektivitas, dan semakin kecil koefisien penyerapan, semakin kecil hilang penyisipan. Umumnya, hilangnya rotator Faraday adalah sekitar 0,02 ~ 0,06dB. Dapat dilihat dari (Gambar 2) bahwa setelah balok cahaya paralel melewati inti isolator, itu akan dibagi menjadi dua balok paralel o dan e. Karena karakteristik yang melekat dari kristal birefringent, no¹ne, o cahaya dan e cahaya tidak dapat sepenuhnya menyatu, menyebabkan kerugian tambahan.
3.2 Isolasi terbalik (Isolasi) Isolasi terbalik adalah salah satu indikator terpenting dari isolator, yang mencirikan kemampuan pelemahan isolator terhadap cahaya transmisi terbalik. Ada banyak faktor yang mempengaruhi isolasi isolator, dan diskusi spesifiknya adalah sebagai berikut.
(1) Hubungan antara isolasi dan jarak antara polarizer dan rotator Faraday (2) Hubungan antara isolasi dan reflektivitas permukaan elemen optik Semakin besar reflektivitas unsur optik dalam isolator, semakin buruk isolasi terbalik isolator. Dalam proses aktual, R harus kurang dari 0,25% untuk memastikan bahwa Iso lebih besar dari 40dB.
(3) Hubungan antara isolasi dan sudut irisan dan penspasian polarizer. Kristal birefringent adalah isolator optik dengan yttrium vanadate (YVO4). Ketika sudut wedge kurang dari 2 °, isolasi meningkat pesat dengan peningkatan sudut. Ketika sudut wedge lebih besar dari 2 °, perubahannya jauh lebih kecil, dan kira-kira stabil pada sekitar 43,8dB. Untuk isolator optik yang terbuat dari bahan yang berbeda, isolasi bervariasi dengan sudut wedge. Isolasi optik sedikit bervariasi dengan peningkatan jarak, karena isolasi terutama tergantung pada sudut antara lampu output terbalik dan sumbu optik.
(4) Hubungan antara isolasi dan sudut relatif sumbu kristal Sudut relatif dari dua polarizer dan sumbu kristal rotator memiliki dampak terbesar pada isolasi. Ketika perbedaan sudut lebih besar dari 0,3 derajat, isolasi tidak boleh lebih besar dari 40dB. Ada banyak faktor lain, terutama rasio kepunahan dari dua polarizer, ketebalan kristal, dll. Untuk membuat isolasi lebih besar dari 40dB , juga harus membuat: R1 dan R2 sama, kurang dari 0,25%; sumbu kristal pemisah balok klem Kesalahan sudut kurang dari 0. 57 °, dll. Selain itu, karena dalam efek Faraday, θ=VBL, V tidak hanya fungsi panjang gelombang, tetapi juga fungsi suhu, sehingga sudut rotasi Faraday juga akan berubah dengan suhu, yang juga merupakan salah satu faktor.
3.3 Kehilangan pengembalian RL kehilangan isolator optik mengacu pada rasio insiden daya optik pada isolator ke arah depan dan daya optik kembali ke port input isolator di sepanjang jalur input. Ini adalah indikator penting karena pengembaliannya kuat, Isolasi akan sangat terpengaruh. Hilangnya isolator disebabkan oleh ketidakcocokan indeks refraksi komponen dan udara dan refleksi. Biasanya kerugian pengembalian yang disebabkan oleh komponen planar adalah 14dB
Di sebelah kiri dan kanan, gema dapat hilang hingga lebih dari 60dB melalui lapisan antirefleksi dan pemolesan kemiringan. Hilangnya isolator optik terutama berasal dari jalur optik yang dikukus (misalnya, bagian kolimator). Menurut perhitungan teoritis, ketika sudut kemiringan adalah 8 °, kerugian pengembalian lebih besar dari 65dB. Hilangnya kembali kolilimator telah dianalisis dalam prinsip kollimator, silakan merujuk pada "Prinsip Collimator".
3.4 Kerugian PDL PDL yang bergantung pada polarisasi berbeda dengan kerugian penyisipan. Ini mengacu pada perubahan maksimum dalam hilangnya penyisipan perangkat ketika keadaan polarisasi lampu input berubah sementara parameter lain tetap tidak berubah. Ini adalah indikator yang mengukur tingkat polarisasi hilangnya penyisipan perangkat. Untuk isolator optik polarisasi-independen, karena adanya beberapa komponen yang dapat menyebabkan polarisasi, tidak mungkin untuk mencapai nol PDL. Umumnya, PDL yang dapat diterima kurang dari 0,2dB.
3.5 Mode Polarisasi Dispersi PMD
Mode polarisasi dispersi PMD mengacu pada penundaan fase cahaya sinyal yang melewati perangkat dalam keadaan polarisasi yang berbeda. Dalam perangkat pasif optik, mode polarisasi yang berbeda memiliki lintasan propagasi yang berbeda dan kecepatan perambatan yang berbeda, menghasilkan dispersi mode polarisasi yang sesuai. Pada saat yang sama, karena spektrum sumber cahaya memiliki bandwidth tertentu, itu juga akan menyebabkan dispersi tertentu. Dalam sistem komunikasi optik berkecepatan tinggi, PMD sangat penting. Dalam isolator optik polarisasi-independen, dua balok yang dihasilkan oleh lampu terpolarisasi kristal birefringent ditransmisikan pada fase yang berbeda dan kecepatan kelompok, yaitu, PMD, dan sumber utamanya adalah kristal birefringent yang digunakan untuk memisahkan dan mengembun o-light dan e-light . Hal ini dapat diperkirakan oleh perbedaan jalur ΔL dari dua balok cahaya yang terpolarisasi secara linear. Dispersi mode polarisasi: Dalam isolator polarisasi-independen: Tentu saja, PMD dari seluruh perangkat dapat diperoleh dengan menghitung panjang jalur optik L dari setiap komponen. PMD terutama dipengaruhi oleh perbedaan indeks refraksi antara e-light dan o-light, dan oleh karena itu memiliki hubungan yang lebih besar dengan panjang gelombang.
