¿Qué es el circulador óptico?

Es un dispositivo no recíproco que dirige una señal óptica de un puerto al siguiente, en una sola dirección a la vez. Si bien la dirección de la señal óptica puede redirigirse según sea necesario, la señal óptica debe pasar a través de los puertos secuencialmente (es decir, desde el puerto 1 al puerto 2, antes de viajar al puerto 3). Además, se puede utilizar un circulador óptico para lograr una transmisión bidireccional a través de una sola fibra. Debido a su alto aislamiento de las potencias ópticas de entrada y reflejadas y su baja pérdida de inserción, el circulador óptico se usa ampliamente en sistemas de comunicación avanzados y aplicaciones de sensores de fibra óptica.

¿Cómo funciona el circulador óptico?

El circulador óptico funciona de manera similar al aislador óptico que también utiliza rotadores de Faraday, sin embargo, su construcción es más compleja. Su onda de luz de propagación inversa se dirige a un tercer puerto para su salida, en lugar de perderse. La Figura 1 (a) muestra un circulador óptico de tres puertos. Una señal de entrada (λ1) en el puerto 1 sale por el puerto 2, una señal de entrada (λ2) en el puerto 2 sale por el puerto 3 y una señal de entrada (λ3) en el puerto 3 sale por el puerto 1. De la misma manera, en un En un circulador óptico de cuatro puertos, como se muestra en la Figura 1(b), lo ideal sería tener cuatro entradas y cuatro salidas. En la práctica, muchas aplicaciones no necesitan cuatro entradas y cuatro salidas. Por lo tanto, en un circulador de cuatro puertos, es común tener tres puertos de entrada y tres puertos de salida. Esto se hace haciendo que el Puerto 1 sea un puerto de solo entrada, el Puerto 2 y el Puerto 3 como puertos de entrada y salida, y el Puerto 4 como un puerto de solo salida.

Un circulador óptico puede ser análogo a un circulador electrónico, con funciones similares. Los circuladores ópticos son dispositivos de tres puertos y la luz sólo puede viajar en una dirección. La señal de entrada del puerto 1 sale del puerto 2 con baja pérdida; La señal de entrada del puerto 2 sale del puerto 3 con baja pérdida. La entrada de señal del puerto 2 tendrá una gran pérdida en el puerto 1, y la entrada de señal del puerto 3 tendrá una gran pérdida en los puertos 2 y 1. El circulador óptico es un dispositivo óptico irreversible. Esto significa que cualquier cambio de propiedad causado por la luz que pasa a través del dispositivo no se revertirá cuando la luz viaje en reversa.

Debido a su alto aislamiento y baja pérdida de inserción, los circuladores de fibra óptica se utilizan ampliamente en sistemas de comunicación avanzados, como multiplexores bifurcados, sistemas de bombeo bidireccionales y dispositivos de compensación de dispersión.

La siguiente figura muestra la separación de canales ópticos de un sistema DWDM utilizando un circulador y una rejilla de fibra de Bragg (FBG). La señal de entrada DWDM se acopla desde el puerto 1 del dispositivo y el dispositivo FBG se conecta al puerto 2. La longitud de onda única reflejada en el FBG vuelve a ingresar al circulador desde el puerto 2 y luego va al puerto 3. El resto de la señal sale desde la fibra superior a través del FBG.

Los circuladores también se pueden utilizar para enviar señales ópticas bidireccionales a través de una única fibra. Cada extremo de la fibra óptica está conectado con un anillo. Cada circulador añade una señal en un sentido y la elimina en el otro. Vea el diagrama a continuación.