¿Qué es el acoplador FBT? ¿Lo sabes？

autor: Jocelin

2024-09-27

Acoplador FBT

El acoplador de fibra cónica de fusión (acoplador FBT) es un tipo de dispositivo pasivo óptico que puede acoplar señales ópticas en una región de acoplamiento estructural especial durante la transmisión y redistribuirlas. En los primeros días, a menudo se usaba para extraer una cierta cantidad de energía de los canales de transmisión para fines de monitoreo. Con el rápido desarrollo de la tecnología de fibra óptica, los acopladores de fibra han desarrollado gradualmente múltiples tipos de acoplamiento, como 1 × 2, 1 × 4, 1 × 8 o 2 × 2, 4 × 4, así como varias relaciones de acoplamiento para la aplicación.

¿Cuáles son sus características？

1. Divida un haz de luz en dos o más vigas de acuerdo con una cierta relación de potencia para la transmisión.
2. Ancho de banda de longitud de onda de trabajo amplio, baja pérdida adicional, alta estabilidad y confiabilidad.
3. Producido utilizando la tecnología de cono de fundición, proporcionando múltiples opciones de longitud de onda dentro del rango de 405 nm-2000 nm.

¿Cómo se compone el acoplador FBT?

Un acoplador cónico fusionado está compuesto por dos fibras ópticas paralelas, que se enrollan y se estiran en un entorno de alta temperatura para derretir gradualmente y estirar las fibras. Los núcleos de las dos fibras se acercan gradualmente a cierta distancia. La región de fusión de dos fibras ópticas formadas por el devanado de fibra y el estiramiento de fusión se llama región de acoplamiento, y su estructura se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Diagrama esquemático de la estructura y distribución de acoplamiento óptico de la región de cono fundido (núcleo de fibra amarilla, revestimiento azul, energía óptica roja)

Principio de conocimiento del acoplador FBT

La distribución de intensidad de la luz que pasa a través de fibras ópticas es básicamente la distribución gaussiana. Es decir, la fuerza es más alta en el centro, y la energía disminuye gradualmente a medida que el centro se acerca a la interfaz de núcleo/revestimiento. Vale la pena señalar que la energía de la cola de la energía distribuida gaussiana se extiende ligeramente más allá del límite entre el núcleo y el revestimiento. La onda de luz con energía de la cola se llama onda evanescente. La Figura 2 muestra la distribución de energía de las ondas de luz en la sección transversal de una fibra óptica. La línea discontinua vertical representa el límite entre el núcleo de fibra/revestimiento. La parte roja representa la energía de las ondas evanescentes.

Figura 2. Distribución de energía de la luz transmitida en fibras ópticas (la parte roja representa la energía de las ondas evanescentes)

En el proceso FBT, los núcleos de dos fibras ópticas paralelas están tan cerca que las ondas evanescentes pueden "filtrarse" de un núcleo a otro. El grado de intercambio de energía generado en la región de acoplamiento depende principalmente de la separación 'entre los núcleos de fibra y la longitud' l 'de la región de acoplamiento. De la Figura 1, se puede observar que si la longitud de acoplamiento es lo suficientemente larga, la energía se puede acoplar completamente de una fibra a otra. Si su longitud es más larga, el proceso de acoplamiento continuará transfiriendo energía a la fibra original. Al seleccionar la longitud apropiada, se puede lograr cualquier relación de transferencia de potencia dada. Es por eso que podemos crear acopladores 50/50 o 10/90 controlando el proceso de extracción de cono.

Aprendamos sobre ello a través de un ejemplo

Figura 3. Un acoplador cónico 50/50 con una estructura de puerto 2 × 2.

El dispositivo cónico fusionado que se muestra en la Figura 3 es un acoplador 50/50 de 1550 nm. Suponiendo que ingresemos 1MW de luz de 1550 nm al puerto 1 y también ingresamos 1MW de luz de 1550 nm al puerto 4. Entonces, ¿cuánta potencia óptica podemos medir en los puertos de salida 2 y 3 respectivamente? Es obvio que mediremos 1MW en cada puerto de salida, y la luz en cada puerto de entrada se dividirá en dos partes iguales de 50/50.
Suponiendo que ingresemos 1MW al puerto 1 y 2MW al puerto 4. ¿Qué tan grandes pueden medir los puertos 2 y 3 por separado ahora? Según la conclusión anterior, la energía óptica de entrada de cada ruta se divide en dos partes iguales, por lo que ahora medimos 1,5 mW en cada puerto de salida (el puerto 1 contribuye con 0,5 mW, el puerto 4 contribuye a 1 mW).
Analicemos más a fondo y aún usemos la Figura 3, un acoplador 50/50. Suponiendo que el puerto 4 ahora está dañado (como ser cortado), un dispositivo típico de tres puertos primero convertiría en un 4 puerto, y luego rompería y ruge la fibra óptica del 4 puerto para evitar que la sección transversal suave de producir ecos reflejados, se convertiría en un acoplador 1x2. Si ingresamos 2MW en el puerto 1, es fácil saber que finalmente mediremos 1MW en los puertos 2 y 3.

Reciprocidad de acopladores cónicos

En un acoplador estándar 50/50, 2x2, si la entrada y la salida de la luz invertida se invierten debido a la simetría de su estructura, podemos entender fácilmente que su transmisión hacia adelante e inversa tiene las mismas propiedades. Sin embargo, cuando se usa un acoplador 1x2, las personas a veces tienen dudas porque la asimetría obvia del dispositivo puede dar a las personas la ilusión de que su principio de trabajo de transmisión inversa será diferente de la transmisión hacia adelante.
Continuando con el ejemplo anterior de un acoplador de 2x2, si la luz se ingresa de los dos puertos originales de "salida" 2 y 3, ¿saldrá la luz del 100% del puerto 1? Por supuesto que no, la luz también quiere salir del puerto dañado 4. Por lo tanto, si solo ingresamos 1MW desde el puerto 2, entonces solo 0.5 MW saldrán del puerto 1. Alternativamente, si ingresamos 1MW al puerto 2 y 2MW al puerto 3, emitiremos 1,5 MW del puerto 1 (con el puerto 2 que contribuye 0.5MW y el puerto 3 contribuyendo 1MW). Este método de distribución de energía es consistente con la transmisión hacia adelante. Entonces, el acoplador cónico tiene reciprocidad, y la transmisión hacia adelante y hacia atrás tiene las mismas propiedades.

En resumen, necesitamos saber que un acoplador 1x2 es esencialmente un acoplador de 2x2, con solo una fibra cortada y dañada (para reducir la reflexión de la sección transversal).

Elegir el acoplador FBT que se adapte a uno mismo puede considerarse desde los siguientes aspectos:

Parámetros de rendimiento

Relación de acoplamiento: elija la relación de acoplamiento adecuada basada en las necesidades reales. Si es necesario distribuir uniformemente la señal óptica a múltiples puertos, se pueden seleccionar acopladores con relaciones de acoplamiento iguales; Si hay requisitos específicos de asignación de potencia, elija un acoplador con una relación de acoplamiento no uniforme.
Pérdida de inserción: cuanto menor sea la pérdida de inserción, mayor es la eficiencia de la transmisión de la señal. Al seleccionar, es aconsejable elegir acopladores con baja pérdida de inserción para garantizar la intensidad de la señal.
Pérdida adicional: la pérdida adicional refleja la pérdida de energía adicional del acoplador durante la operación. En términos generales, cuanto más pequeña sea la pérdida adicional, mejor.
Direccionalidad: un acoplador con buena direccionalidad puede evitar efectivamente la transmisión inversa señal y mejorar la estabilidad del sistema.

Longitud de onda de trabajo

Determine el rango de longitud de onda operativo requerido y seleccione el acoplador FBT que lo coincida. Los diferentes escenarios de aplicación pueden requerir señales ópticas de diferentes longitudes de onda, como las longitudes de onda de 1310 Nm y 1550 nm comúnmente utilizadas en el campo de comunicación.

Adaptabilidad ambiental

Rango de temperatura: teniendo en cuenta los cambios de temperatura en el entorno de uso, elija un acoplador que pueda funcionar normalmente dentro del rango de temperatura requerido. Algunos escenarios de aplicación pueden requerir trabajar en temperaturas extremas, como entornos al aire libre o campos industriales.
Formulario de embalaje: elija el formulario de embalaje apropiado de acuerdo con los requisitos de instalación reales. Las formas de empaque comunes incluyen el tipo de fibra desnuda, el tipo de fibra de cola y el tipo modular.

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