7 Sprzęgacze światłowodowe

Funkcja sprzęgaczy:

• dzielenie i łączenie sygnału optycznego w torach światłowodowych

Sprzęgacz idealny to takie urządzenie, które odprzęga z dowolnego światłowodu określoną wartość mocy optycznej bez wnoszenia strat i zakłócenia transmisji optycznej.

Efektywność sprzężenia nie powinna zależeć:

• od kierunku transmisji,

• rozkładu modów

• długości fali światła propagowanego

• stanu polaryzacji.

Rodzaje sprzęgaczy

• typu X - 4 [porty z których każdy może być zarówno wejściem jak i wyjściem]

• typu Y - 3 porty z których każdy może być zarówno wejściem jak i wyjściem

• 1 x N

• N x N

• N x M

Parametry:

• stosunek podziału

• tłumienność odbiciowa

• straty własne

• współczynnik sprzężenia

• kierunkowość

Wprowadźmy do wejścia 1 światło o mocy P₀ . Rozdziela się ono na wyjścia 2 i 3 z mocą określoną przez współczynnik sprzężenia (P₂ P₃), jednocześnie część mocy ulegnie rozproszeniu.

Na wyjściach 1 i 4 pojawią się moce rozproszenia wstecznego (P₁ i P₄)

Dla zasilonego wejścia 1 można wyznaczyć parametry:

straty
[dB]

WSP. sprzężenia
[%]

Kierunkowość
[dB]

Sprzęgacz jest jednorodny jeśli przez zasilanie każdego portu otrzymamy takie same parametry. Symetryczny gdy macierz przejścia dla danego sprzęgacza jest symetryczna względem głównej przekątnej. Asymetryczne brak symetrii.

Parametry sprzęgacza opisuje macierz przejścia:

gdzie tij jest częścią optycznej mocy Pij przenoszonej z portu i do portu j, w stosunku do mocy wejściowej P_i.
. Można również przedstawić tą macierz w postaci logarytmicznej macierzy przejścia
.

Konstrukcja:

Techniki sprzęgania:

• boczne

• czołowe

Czołowe polega na bezpośrednim optycznym kontakcie rdzeni łączonych włókien. Średnice łączonych rdzeni zazwyczaj pokrywają się, wiec w metodzie 1xN średnica musi zmniejszyć się N razy.

Wykonuje się za pomocą dwu technik:

• spawania (topnienie w płomieniach palnika lub łuku elektrycznym )

• mikrooptyki

Spawanie Boczne - polega na bezpośrednim styku optycznych włókien wzdłuż osi na długości sprzężenia l.

Sprawność zależy od :

• drogi sprzężenia
  

• współczynnika sprzężenia

Spawanie boczne - włókna układa się równolegle, następnie skręca w obszarze spawania i stapia w płomieniach palnika lub w łuku elektrycznym w jeden falowód. W trakcie spawania włókno się rozciąga (otrzymujemy zwężenia). Na koniec należy zabezpieczyć wszystko płaszczem optycznym, obudować pokrycie i umieścić w twardej obudowie.

Sklejanie boczne włókien -

• światłowód wkleja się w rowki w blokach kwarcowych na promieniu wygięcia R

• zewnętrzną część włókna wraz z bloczkiem szlifuje się na głębokość h

• dwa zeszlifowane elementy łączy się przy pomocy cieczy immersyjnej lub kleju o określonym wsp załamania aby uzyskać pożądane parametry

• odpowiednio sprzęgając sprzęgacze X można otrzymać sprzęgacze typu gwiazda

Gwiazdy transmisyjne (spawane sprzęgacze 2x2), odbiciowe (zawierają elementy odbijające)

Zastosowanie:

Sprzęgacze światłowodowe znajdują zastosowania w systemach sieci lokalnych oraz czujnikach światłowodowych. Przy dużej liczbie abonentów w sieciach korzystnie jest (ze względu na lepszy bilans mocy) stosować sprzęgacze typu gwiazda lub sprzęgacze asymetryczne. Sprzęgacze asymetryczne charakteryzują się tym, że stosunkowo dużo mocy wprowadzają do linii głównej, a mało z niej wyprowadzają, co pozwala do sieci liniowej wprowadzić większą liczbę użytkowników.

---