光纖通信第6章8節(jié)

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6.8光隔離器和環(huán)形器

前面各節(jié)介紹的光無源器件基本上都是互易器件，在這種器件中，如果將輸入和輸出端顛倒過來，器件仍然同樣工作。但是在很多光通信系統(tǒng)中也需要應(yīng)用一些非互易的光無源器件，這種器件在光網(wǎng)絡(luò)中亦是十分重要。本節(jié)主要介紹兩種非互易光器件，即光隔離器和光環(huán)形器，現(xiàn)分別介紹予下。6.8.1光隔離器

光隔離器是一種單端口單向傳輸器件，其主要功能是限定光只能在一個(gè)方向傳輸，而阻擋在相反方向的傳輸能力，實(shí)際上是半隔離或單向隔離，而不是截止式衰減器。2

光隔離器主要用于光通信設(shè)備中光放大器和激光器的輸出端，阻擋來自反向進(jìn)入這些器件的反射光，維持器件穩(wěn)定工作并不承擔(dān)其他網(wǎng)絡(luò)功能，否則器件性能將受到傷害，甚至不能正常工作。在應(yīng)用中，對隔離器的特性有一定要求，其中插入損耗和隔離度是兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

★插入損耗--是指光從正向(從左輸入端到右輸出端)通過隔離器時(shí)的損耗；

★隔離度--是指光反方向通過時(shí)產(chǎn)生的損耗。前者越小越好，后者越大越好，商售光隔離器典型的插入損耗約1dB，隔離度為40dB～50dB。

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光隔離器的工作原理是基于磁光晶體的法拉第旋光效應(yīng)引起的光場偏振方向的旋轉(zhuǎn)機(jī)理。

圖6.56光隔離器工作原理圖解4

圖6.56所示結(jié)構(gòu)的光隔離器，是由兩個(gè)偏振器和一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器組成。工作原理：

當(dāng)光能進(jìn)入第一個(gè)偏振器時(shí)，垂直偏振態(tài)SOP的光能量通過了，而水平SOP能量則被阻擋不能通過；接著此垂直SOP進(jìn)入法拉第旋轉(zhuǎn)器，這是一個(gè)不對稱器件，由磁光晶體材料構(gòu)成，在軸向外磁場作用下使SOP產(chǎn)生順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度θ=VHL，V、H、和L分別為維德(Vexdet)常數(shù)、磁場強(qiáng)度和晶體材料長度，參數(shù)V與工作波長有關(guān)；調(diào)節(jié)V、H和L值使θ=π/4，然后旋轉(zhuǎn)π/4的垂直SOP進(jìn)入第二個(gè)偏振器，但該偏振器相對于第一個(gè)偏振器旋轉(zhuǎn)了π/4，結(jié)果從左邊進(jìn)入的光信號就通過隔離器從右端輸出。5

而另一方面，由于右端反射進(jìn)入的具有π/4的相同SOP的光反向通過法拉第旋轉(zhuǎn)器亦旋轉(zhuǎn)了π/4，結(jié)果此反射光就被第一個(gè)偏振器阻擋而不能通過，實(shí)現(xiàn)了隔離功能，這就是利用法拉第非互易效應(yīng)的光隔離器的原理。

6.8.2光環(huán)形器

光隔離器是一種兩端口非互易器件，而光環(huán)形器則是一種多端口非互易器件，目前典型的環(huán)形器有3個(gè)或4個(gè)端口。環(huán)形器的工作原理與光隔離器相似。圖6.59繪出了三端口和四端口環(huán)形器的環(huán)行圖形示意。6

在三端口環(huán)形器中，端口1的輸入信號可以送到端口2輸出，端口2的輸入信號可以送到端口3，但不能送到端口1，端口3的輸入信號可以送到端口1，而不能送到端口2。這一傳送過程清楚地顯示了器件的隔離和環(huán)行功能特點(diǎn)。圖6.59光環(huán)形器(a)三端口；(b)四端口。7

光環(huán)形器與光隔離器的功能相比，具有顯著特點(diǎn)：光隔離器主要或只能起反向通路的隔離作用，構(gòu)建單行線，不能反向通行，也不能分路或偏轉(zhuǎn)。而光環(huán)形器則不僅不允許反向通行，而且能夠?qū)崿F(xiàn)分路或偏轉(zhuǎn)，