Atenuador óptico: Una tecnología clave para el control de señales ópticas
Un atenuador óptico es un dispositivo utilizado para reducir la intensidad de las señales ópticas. Se aplica ampliamente en comunicaciones por fibra óptica, sistemas láser y otras aplicaciones ópticas. Su función principal es controlar la fuerza de la luz para evitar la sobrecarga de señales, lo que puede llevar a daños o distorsiones en el sistema.
Aplicaciones:
- Líneas de comunicación óptica, evaluación del sistema, investigación
- Líneas de comunicación óptica, ajuste del sistema, corrección
- Utilizado para ajustar la fuerza de cada señal de canal en redes de fibra óptica de multiplexión por división de longitud de onda
- Probar la atenuación de potencia óptica de instrumentos
- Planitud de potencia de amplificadores ópticos
- Simular transmisión de fibra óptica a larga distancia
- Detectar el rango dinámico del sistema de transmisión.
Tipo de Atenuador Óptico
Según el principio de funcionamiento:
- Atenuador óptico de desplazamiento: acoplador de desplazamiento lateral, acoplador de desplazamiento longitudinal
- Atenuador óptico de recubrimiento directo (película de absorción, película de reflexión)
- Atenuador de placa de atenuación
- Atenuador óptico de cristal líquido
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Atenuador óptico de desplazamiento lateral Características:
- Solo se utiliza para atenuadores fijos, gran pérdida de retorno, dispositivos de volumen independientes de la polarización.
a. Tipo de desplazamiento lateral La distribución del campo de modo es:
La distribución del campo de modo de la cara final de la segunda fibra es:
La eficiencia de acoplamiento lateral puede expresarse mediante la integral de campo superpuesto, siendo el espacio despreciable:
La pérdida después de la desalineación lateral es entonces:
Para fibra óptica monomodo:
b. Modelos de fibra monomodo y multimodo Según el principio anterior, los parámetros de desplazamiento lateral de diferentes pérdidas pueden lograrse controlando el método de desplazamiento lateral, y se puede obtener el atenuador óptico requerido mediante un cierto método mecánico. El rango de desplazamiento determina que no es un atenuador óptico variable, sino solo un atenuador óptico fijo, y se suelda o se une. La pérdida de retorno es muy alta, mayor de 60 dB.
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Atenuador óptico de desplazamiento longitudinal Características
- Utilizado para atenuadores fijos y algunos pequeños atenuadores ópticos ajustables
- Dispositivos de volumen independientes de la polarización
b. Tipo de desplazamiento longitudinal
En el caso de fibra monomodo:
Donde B0 es el factor de corrección, S es la distancia entre las dos caras finales de la fibra
Curva S-Ls
c. Diagrama de la curva S-Ls
d. Diagrama de estructura del tipo FC y tipo pequeño de atenuador
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Atenuador óptico de recubrimiento directo Este es un atenuador que recubre directamente una película de absorción metálica o una película de reflexión en la cara final de la fibra óptica o en el sustrato de vidrio para atenuar la energía de la luz. Las películas metálicas evaporadas comúnmente utilizadas incluyen: película de Al, película de Ti, película de Cr, película de W, etc. Si se utiliza película de Al, a menudo se recubre con una capa de película de SiO2 o MgF2 como película protectora.
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Atenuador de tipo placa de atenuación El atenuador óptico de tipo placa de atenuación fija directamente la placa de atenuación con características de absorción en la cara final de la fibra óptica o en el camino óptico para lograr el propósito de atenuar la señal óptica. Este método puede utilizarse no solo para hacer atenuadores ópticos fijos, sino también para hacer atenuadores ópticos variables. El método de producción específico es fijar la placa de atenuación directamente en el camino óptico colimado mediante un dispositivo mecánico. Cuando la señal óptica es colimada por una lente de autoenfoque de cuarto de longitud de onda y pasa a través de la placa de atenuación, la energía de la luz se atenua y luego se enfoca y se introduce en la fibra óptica por la segunda lente de autoenfoque. Al utilizar placas de atenuación con diferentes cantidades de atenuación, se puede obtener un atenuador óptico con el valor de atenuación correspondiente.
Características: No tiene características de atenuación variable continua.
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Atenuador óptico de cristal líquido La señal de luz que incide desde la fibra óptica se convierte en luz incidente paralela después de pasar a través de la lente de autoenfoque. La luz paralela se divide en dos haces de luz polarizada con planos de polarización mutuamente perpendiculares mediante el divisor de haz P1. Al pasar a través del elemento de cristal líquido sin voltaje, los dos haces de luz polarizada rotan 90 grados al mismo tiempo. La luz polarizada rotada se combina en un haz de luz paralela por otro divisor de haz P2 que está a 90 grados del eje óptico de P1, y luego se combina finamente en la fibra óptica mediante la segunda lente de autoenfoque.
Cuando se aplica un voltaje determinado a los dos electrodos del cristal líquido, la disposición retorcida de la dirección del cristal líquido produce un cierto ángulo de desviación, de modo que la parte del cristal líquido. o luz e, el plano de polarización rota. Entre ellos, la parte de la dirección de polarización rotada 90 grados. o luz e se combinan mediante el divisor de haz P1 en un haz de luz paralela para su emisión, y la luz polarizada restante no puede combinarse y se emite en un cierto ángulo.
Rendimiento y Prueba del Atenuador Óptico
El desarrollo de la tecnología de comunicación óptica ha planteado los siguientes requisitos sobre el rendimiento de los atenuadores ópticos: baja pérdida de inserción, alta pérdida de retorno, buena linealidad de resolución y repetibilidad, amplio rango de atenuación ajustable, alta precisión de atenuación, tamaño pequeño del dispositivo y buen rendimiento ambiental. Entre ellos, la linealidad de resolución depende de la durabilidad del elemento de atenuación, del método de visualización de lectura y de la estructura de ajuste mecánico adoptada, y la repetibilidad también depende del método de visualización de lectura y del mecanismo de ajuste mecánico adoptado.
Atenuación y pérdida de inserción La atenuación y la pérdida de inserción son indicadores técnicos importantes de los atenuadores ópticos. El indicador de atenuación de los atenuadores ópticos fijos es en realidad su pérdida de inserción, mientras que los atenuadores ópticos variables tienen requisitos separados de indicadores de pérdida de inserción además de la atenuación. La pérdida de inserción de los atenuadores ópticos variables de alta calidad es inferior a 1.0 dB. En general, se pueden utilizar atenuadores ópticos variables ordinarios si este indicador es inferior a 0.3 dB.
La pérdida de inserción del atenuador óptico proviene principalmente de la pérdida de inserción del colimador de fibra y de la precisión de transmisión y del proceso de acoplamiento de la unidad de atenuación. El proceso se centra en la producción del colimador de fibra. Si la fibra y la lente de autoenfoque y los dos colimadores de fibra están bien acoplados, la pérdida de inserción de todo el atenuador óptico se puede reducir significativamente.
Pruebas de atenuación y pérdida de inserción: Instrumento de prueba---Medidor de potencia óptica Los materiales principales son Si, Ge o InGaAs. Se utiliza para probar la potencia de la luz, expresada en dBm o mW. Proporcionar fuentes de luz de referencia para pruebas, divididas en LED, LD (FP, DFB). Generalmente, la intensidad de la fuente de luz LD está entre -4 dBm y -10 dBm. La intensidad de LED está entre -20 dBm y -30 dBm.
Precisión de atenuación del atenuador óptico La precisión de atenuación del atenuador óptico es uno de los indicadores importantes del atenuador óptico. Por lo general, la precisión de atenuación del atenuador óptico mecánico es ±0.1 veces su atenuación.
Pérdida de Retorno
Entre los parámetros de los dispositivos ópticos, la pérdida de retorno (RL) es un indicador importante que afecta el rendimiento del sistema. El impacto de la luz reflejada en los sistemas de comunicación es bien conocido. Puede causar ruido de intensidad relativa del láser, atenuación no lineal y deriva del láser, lo que deteriora el rendimiento de los sistemas de comunicación.
La pérdida de retorno de un atenuador óptico se refiere a la relación entre la energía de luz incidente en el atenuador óptico y la energía de luz reflejada desde el atenuador a lo largo de la trayectoria de luz incidente. La pérdida de retorno de un atenuador óptico de alto rendimiento es superior a 40 dB.
La pérdida de retorno es causada por la reflexión provocada por la desajuste entre componentes y la serie de refracción del aire. Normalmente, la pérdida de retorno provocada por componentes planos es de aproximadamente 14 dB. Con suficiente película antirreflejo y un proceso de pulido y ensamblaje adecuado, la pérdida de retorno de todo el dispositivo puede alcanzar más de 50 dB.
Clasificación y Indicadores de Rendimiento de los Atenuadores Ópticos
Aplicación y Desarrollo del Atenuador Óptico Desde la perspectiva de la demanda del mercado, por un lado, los atenuadores ópticos se desarrollarán en dirección a la miniaturización, serialización y bajo precio. Por otro lado, dado que los atenuadores ópticos ordinarios ya son bastante maduros, la investigación futura sobre los atenuadores ópticos se centrará en su alto rendimiento.
Aquí, cabe señalar que la reflexión de cualquier dispositivo causará desplazamiento de frecuencia y ruido de línea de la fuente de luz, lo que tiene un impacto particularmente grande en sistemas de comunicación óptica de alta velocidad, redes CATV y comunicaciones ópticas coherentes, y puede incluso causar que todo el sistema se malutilice y destruya su funcionamiento normal. Un atenuador óptico de alta pérdida de retorno es una dirección importante para el desarrollo de atenuadores.
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Cómo elegir un atenuador de fibra óptica?
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