什么是fbt耦合器，你知道吗？

作者: Jocelin

2024-09-27

FBT联合器

融合锥形纤维耦合器（FBT耦合器）是一种光学无源装置，可以在传输过程中在特殊的结构耦合区域中耦合光学信号并重新分配它们。在早期，它通常用于从传输通道中提取一定数量的功率，以进行监视。随着光纤技术的快速发展，光纤耦合器逐渐开发了多种耦合类型，例如1×2、1×4、1×8或2×2、4×4，以及用于应用的各种耦合率。

它的特征是什么

1。根据传输的一定功率比，将光束将光束划分为两个或多个梁。
2。宽的工作波长带宽，额外损失低，稳定性和可靠性。
3。使用熔体锥技术生产，在405nm-2000nm的范围内提供多个波长选项。

FBT耦合器如何组成

融合的锥形耦合器由两个平行的光纤组成，它们被缠绕在一起并在高温环境中伸展，以逐渐融化并拉伸纤维。这两个纤维的核心逐渐接近一定距离。由纤维绕组和融化拉伸形成的两个光纤的融合区称为耦合区域，其结构如图1所示。

图1。熔融锥区的结构和光学耦合分布的示意图（黄色纤维芯，蓝色覆层，红色光能）

FBT耦合器的主要知识

通过光纤的光的强度分布基本上是高斯分布。也就是说，中心的强度最高，并且随着中心接近核心/覆层界面，能量逐渐降低。值得注意的是，高斯分布能的尾能稍微延伸到核心和覆层之间的边界之外。带有尾能的光波称为evanevanscent波。图2显示了光纤维横截面中光波的能量分布。垂直虚线表示纤维芯/覆层之间的边界。红色部分代表了逃生波的能量。

图2。光纤中传播的光的能量分布（红色部分代表evanescent波的能量）

在FBT过程中，两个平行光纤的核心如此接近，以至于evaneScent波可以从一个核心“泄漏”到另一个核心。耦合区域中产生的能量交换程度主要取决于纤维芯之间的间距和耦合区域的长度“ L”。从图1中可以看出，如果耦合长度足够长，则可以将能量从一个纤维完全耦合到另一种纤维。如果其长度更长，则耦合过程将继续将能量转移回原始纤维。通过选择适当的长度，可以实现任何给定的功率传输率。这就是为什么我们可以通过控制锥拉动过程来创建50/50或10/90耦合器的原因。

让我们通过一个例子来了解它

图3。具有2×2端口结构的50/50锥形耦合器。

图3中所示的融合锥度设备是1550 nm 50/50耦合器。假设我们输入了1550nm的光1 MW到端口1，并且输入1MW的1550nm灯光到端口4。那么，我们可以分别在输出端口2和3上测量多少光学功率？显然，我们将在每个输出端口测量1MW，每个输入端口的光将分为两个相等的50/50部分。
假设我们将1MW输入到端口1和2MW到端口4。现在可以单独测量输出端口2和3的大小？根据先前的结论，每个路径的输入光能分为两个相等的部分，因此现在我们在每个输出端口处测量1.5兆瓦（端口1贡献0.5 mW，端口4贡献1 MW）。
让我们进一步分析，仍然使用图3，一个50/50耦合器。假设端口4现在已损坏（例如被切断），则典型的三个端口设备将首先将其变成4端口，然后破裂并粗糙的4端口的光纤，以避免平滑的横截面产生反射的回声，它将变成1x2 coupler。如果我们在端口1输入2MW，则很容易知道我们最终将在端口2和3处测量1MW。

锥形耦合器的互惠

在标准的50/50和2x2耦合器中，如果由于其结构的对称性而反转了倒光的输入和输出，我们可以很容易地理解其前进和反向传输具有相同的属性。但是，当使用1x2耦合器时，人们有时会怀疑，因为该设备的明显不对称性会使人们的反向传输工作原理与正向传输不同。
继续以2x2耦合器的前面示例，如果从原始两个“输出”端口2和3输入光，光100％会从端口1出现吗？当然不是，光还想从损坏的端口4出来。因此，如果我们仅从端口2输入1MW，则只会从端口1输出0.5 mW。另外，如果我们将1MW输入1MW到端口2和2MW到端口3，我们将从端口1输出1.5 MW（端口2 2造成0.5MW和port 3造成0.5MW和端口3）。这种能量分布方法与正向传输一致。因此，锥形耦合器具有互惠性，并且向前和向后的传输具有相同的属性。

总而言之，我们需要知道1x2耦合器本质上是一个2x2耦合器，只有一个纤维被切割和损坏（以减少横截面的反射）。

可以从以下方面考虑选择适合自己的FBT耦合器：

性能参数

耦合率：根据实际需求选择适当的耦合率。如果有必要均匀地将光学信号分配到多个端口，则可以选择具有相等耦合比的耦合器。如果有特定的功率分配要求，请选择具有不均匀耦合比的耦合器。
插入损失：插入损失越低，信号传输效率越高。选择时，建议选择低插入损失的耦合器以确保信号强度。
额外损失：额外的损失反映了操作过程中耦合器的额外能量损失。一般而言，额外损失越小，越好。
方向性：具有良好方向性的耦合器可以有效防止信号反向传输并改善系统稳定性。