3. Пасивні оптичні елементи волз

До пасивних оптичних елементів ВОЛЗ відносять: відгалужувачі, розгалужувачі, перемикачі, оптичні ізолятори, циркулятори, поляризатори, мультиплексори і демультиплексори.

3.1. Волоконно-оптичні відгалужувачі і розгалужувачі

3.1.1. Зварні відгалужувачі

Д ля здійснення контролю параметрів ВОЛЗ, організації двохстороннього зв’язку по одному волокну використовують напрямлені X-відгалужувачі. На рисунку 3.1.1 наведена схема такого відгалужувача.

В

Рис. 3.1.1

ідгалужувач виготовляється з двох відрізків оптичних волокон. На деякій довжині у кожного з волокон зішліфовується (або видаляється травленням) частина робочої оболонки. Після цього обидва волокна зварюються за допомогою зварювального апарата. У результаті такої операції серцевини волокон розташовуються паралельно на довжині . Отже, після такої операції маємо волоконний аналог двох зв’язаних хвилеводів. Як відомо, така система характеризується коефіцієнтом зв’язку, який залежить від величини , та довжиною зв’язку , на якій відбувається повне перекачування енергії з одного волокна в інше. Природно, що, вибираючи довжину , можна регулювати частину енергії, що перекачується в другий хвилевід. Так, наприклад, якщо , то такий відгалужувач поділить енергію, яка вводилася в один із каналів, порівну.

Н

Рис. 3.1.2

е менш широке розповсюдження знайшов інший тип відгалужувачив - -відгалужувач (рис. 3.1.2). Кількість каналів на виході такого відгалужувача може сягати 32. Така кількість досягається послідовним розділенням кожного вихідного каналу двохканального відголужувача за допомогою наступного відголужувача.

Цей відгалжувач у більшості випадків використовується як поділювач потужності на дві частини, тому частіше він називається розгалужувачем. Цей тип розгалужувача є базовим для виготовлення різного роду багатоканальних матричних розгалужувачів та (як і в планарному варіанті) різного роду інтерферометрів.

Обидва типи відгалужувачів характеризуються такими параметрами:

коефіцієнтом передачі

, або дБ; ; .

, або дБ; (3.1.1)

та коефіцієнтом розв’язки (ізоляції), або перехідним затуханням .

Цей параметр визначає ту частину енергії, яка проникає, наприклад, у плече 3, коли випромінювання вводиться в плече 2.

Третій параметр – коефіцієнт втрат, що вносяться :

, або . (3.1.2)

Окрім зварних розгалужувачів, застосовують також інші конструкції.

3.1.2. Відгалужувачі із градієнтною циліндричною лінзою

Циліндрична градієнтна лінза являє собою відрізок градієнтного волокна з параболічним профілем показника заломлення. Проте на відміну від ОВ вона має більший діаметр (близько 1-2 мм) і не має оболонки. Розподіл показника заломлення циліндричної градієнтної лінзи в радіальному від осі напрямку задається параметром , який має назву ступеня фокусації та визначається виразом:

, (3.1.3)

д е – показник заломлення на осі.

Хід променів, які розповсюджуються в такій лінзі при осьовому та неосьовому освітленні, показаний на рисунку 3.1.3.

“

а б

Рис. 3.1.3. Відгалужувачі із градієнтною циліндричною лінзою:

а – неосьове освітлення; б – осьове освітлення; СП – світлоподілювач

Синусоїдальна” траєкторія розповсюдження променів має період , який називають кроком, або фокусною відстанню лінзи. Плоскі торці лінзи дозволяють будувати на її основі різноманітні механічно міцні і компактні пристрої, наприклад узгоджуючі поєднувачі для передачі випромінювання від лазерного діода у волокно, розгалужувачі тощо.