A száloptikai leválasztóegy passzív, nem reciprok optikai alkatrész, amely az egyirányú átvitelt támogatja, miközben erősen csillapítja a fényforrás felé visszafelé haladó fényt. Az IEC 61202-1:2016 azokra a száloptikai leválasztókra vonatkozik, amelyek passzív, nem kölcsönös eszközök optikai szálas vagy szálcsatlakozós portokkal.IEC 61202-1:2016biztosítja az általános specifikációt.
Ez a megkülönböztetés fontos a lézeres, erősítős, érzékelős és más visszaverődésre érzékeny rendszerekben. A csatlakozók, kötések, szűrők, fényvisszaverő minták, rácsok és a lefelé irányuló optikák optikai energiát juttathatnak vissza egy forrás felé. Az izolátor nem akadályozza meg a tükröződések létrejöttét; csökkenti a visszafelé haladó optikai teljesítmény mennyiségét, amely újra beléphet a védett eszközbe.
Azok az olvasók, akiknek az alapvető Faraday-mechanizmus mélyebb kezelésére van szükségük, szintén hivatkozhatnak a FOCC-reoptikai leválasztó működési elvének útmutatója. Ez a cikk inkább a visszatükrözés szabályozására, az elhelyezésre, a specifikáció kiválasztására és az ellenőrzésre összpontosít.
Mi ellen véd valójában a száloptikai szigetelő?
Egy tipikus elrendezésben a hasznos optikai teljesítmény előrefelé halad:
Lézer vagy erősítő → Leválasztó → Optikai rendszer
Ha ennek a teljesítménynek egy része visszatér a downstream optikából, a fordított út a következő lesz:
Optikai rendszer → Leválasztó → Védett forrás
Az előremenő jel a leválasztó beillesztési veszteségét tapasztalja, míg a hátrafelé haladó fény az eszköz leválasztási specifikációi szerint csillapodik.
A Coherent a Faraday-szigetelőket a lézeroszcillátorok és -erősítők visszavert fénytől való védelmének általános módjaként írja le. Műszaki anyaga megjegyzi, hogy az optikai visszacsatolás működési instabilitást, például zajt és teljesítmény-ingadozást okozhat, míg a kellően erős visszacsatolás egyes lézerrendszereknél kárt okozhat.A Coherent Faraday izolátor áttekintésebiztosítja ezt az alkalmazási környezetet.
Honnan származik a fordított optikai teljesítmény?
Csatlakozó és interfész tükröződései
Minden optikai interfész figyelmet érdemel, ha a forrás érzékeny a visszatérő áramra. A csatlakozó fényezése, a szennyeződés, a sérült végfelületek, a tökéletlen illeszkedés, a légrések és az anyagok közötti átmenetek mind megváltoztathatják a forrás felé visszaverődő energia mennyiségét.
Az APC interfészek széles körben használatosak, amikor a csatlakozó által generált visszaverődést csökkenteni kell. A FOCC útmutatójaSC APC vs SC UPC csatlakozó polírozásmegmagyarázza, hogy egy szögletes fizikai érintkező interfész miért irányítja át másképp a visszavert energiát, mint az egyenes UPC interfész.
A csatlakozó állapota, valamint a csatlakozó típusa is számít. Ha a rendszer cserélhető interfészeket használ, a rendelkezésre állóoptikai csatlakozó lehetőségeka kívánt fényezéssel, száltípussal és illesztési interfésszel együtt kell megadni, ahelyett, hogy az „FC”, „SC” vagy „LC” kifejezést teljes optikai visszaverődési specifikációként kezelnénk.
Fényvisszaverő alkatrészek és minták
A Fiber Bragg rácsok, tükrök, fényvisszaverő érzékelők, szűrők, tesztcélok és munkadarabok szándékosan visszaadhatják a fényt. Ezekben a rendszerekben a visszavert jel hasznos lehet valahol máshol az optikai úton, de még mindig nem kívánatos a forrásnál.
Back Reflection vs Backscatter
A visszaverődés és az elosztott visszaszórás a visszafelé haladó erő rokon forrásai, de nem ugyanaz a fizikai jelenség. Egy diszkrét interfész viszonylag lokális visszaverődést eredményezhet, míg a szóródás egy szál vagy optikai út mentén oszlik el. Az izolátor szempontjából a rendszerszintű kérdés az, hogy mennyi fordított optikai energia érheti el a védett forrást.
Miért zavarhatja az optikai visszacsatolás a lézereket és az erősítőket?
A lézerüreg reagálni tud a fényre, amely újra belép a kimeneti úton. A hatás a lézer architektúrától, a visszatérő teljesítménytől, a koherenciától, a spektrális kapcsolattól és a működési feltételektől függ. Az optikai visszacsatolás hozzájárulhat a kimeneti zajhoz, teljesítmény-ingadozáshoz, spektrális instabilitáshoz vagy egyéb nem kívánt viselkedéshez. Egyes nagy teljesítményű rendszerekben a kellően erős visszaverődő teljesítmény is kárveszélyt okozhat.
Az erősítő fokozatait is a teljes optikai lánc részeként kell értékelni, nem pedig elszigetelt komponensként. FOCC-koptikai erősítő útmutatótovábbi hátteret biztosít az erősítő architektúrákról és az optikai leválasztás szerepéről az erősített rendszereken belül.
Hogyan működik a Faraday optikai leválasztó
A hagyományos Faraday-leválasztó nem-reciprok magneto-optikai forgatáson alapul. Egy egyszerűsített polarizációfüggő kialakításban az előremenő optikai mező áthalad egy polarizáció-szelektív elemen, Faraday-forgatáson megy keresztül, és eléri a kimeneti polarizációs állapotot, amelyet a következő optikai elem továbbít.
Amikor a fény az ellenkező irányból tér vissza, a Faraday-forgás nem egyszerűen megfordítja az előre irányuló transzformációt. A visszaadott polarizáció elutasított vagy átirányított állapotban éri el a bemeneti optikai struktúrát. A polarizáció-független és a PM szálszigetelők fizikai megvalósítása bonyolultabb lehet, de a rendszerszintű eredmény ugyanaz: az előre átvitelt előnyben részesítik, míg a visszirányú átvitelt elnyomják.
Az elkülönítés, a beillesztési veszteség és a visszatérési veszteség nem ugyanaz
| Paraméter | Amit Leír | Preferált irány |
|---|---|---|
| Beillesztési veszteség | Az előremenő optikai teljesítmény elveszett a leválasztón való áthaladás során | Alacsonyabb |
| Elkülönítés | A fordított irányban terjedő optikai teljesítmény elnyomása | Magasabb |
| Megtérülési veszteség | Arány, amely leírja, hogy milyen kevés optikai teljesítmény verődik vissza egy eszközről vagy interfészről | Magasabb |
Ezek az értékek különböző optikai viselkedéseket írnak le. Egy eszköz erős fordított leválasztást biztosíthat, miközben csatlakozói interfészei továbbra is gondos visszatérési veszteség-szabályozást igényelnek. Ezzel szemben az alacsony reflexiós APC-kapcsolat nem hozza létre az izolátor irányblokkoló funkcióját.
Gyártási vagy beérkező ellenőrzés esetén ezeket a méréseket is külön kell kezelni. Az IEC 61300-3-4:2023 a csillapításmérési módszereket írja le, míg az IEC 61300-3-6:2008 a vizsgált száloptikai eszköz visszatérési veszteségének mérésére vonatkozik.IEC 61300-3-4:2023ésIEC 61300-3-6:2008hasznos referenciapontok.
FOCC-kegycsatornás beillesztési veszteségvizsgálóésbeillesztési veszteséget és visszatérési veszteséget vizsgáló berendezésszemlélteti, hogy a közönséges átviteli veszteség és a visszavert teljesítmény méréseket miért kezelik különböző tesztfunkciókként.
Az APC csatlakozó helyettesítheti az optikai leválasztót?
Nem. Ugyanazon reflexió-szabályozási probléma különböző részeit oldják meg.
| Összetevő | Főszerep |
|---|---|
| APC csatlakozó | Csökkenti az adott csatlakozó interfészről közvetlenül visszacsatolt visszaverődés mértékét |
| Optikai leválasztó | Csökkenti a visszafelé haladó optikai teljesítményt, amely a downstream rendszerből visszatér |
A tükröződésre érzékeny rendszer mindkettőt használhatja. Az APC interfészek csökkenthetik a visszaverődést a csatlakozási pontokon, míg az érzékeny lézer közelében elhelyezett leválasztó csökkentheti a sok lefelé irányuló forrásból visszatérő fordított teljesítményt.
Ez azt is jelenti, hogy a UPC APC-vel való helyettesítését nem szabad automatikusan bemutatni az optikai leválasztás alternatívájaként. Azoknál a PM-rendszereknél, amelyekben a tükrözött teljesítmény különösen fontos, a FOCC is felsoroljaAR-bevonatú PM patch kábelek, amelyek az interfész és az átviteli követelményeket kezelik, nem pedig a leválasztó irányító funkcióját.
Polarizációtól független vs PM szálszigetelők
A „száloptikai leválasztó” kifejezés nem teljes körű beszerzési specifikáció. A forrás és a lefelé irányuló rendszer polarizációs architektúrája határozza meg, hogy melyik eszközosztály a megfelelő.
Polarizációtól független izolátorok
A szokásos egymódusú szálas kapcsolatokban a polarizáció bemeneti állapota változhat a hajlítás, feszültség, hőmérséklet és egyéb körülmények függvényében. A polarizáció-független leválasztó a meghatározott leválasztási funkciót biztosítja anélkül, hogy egyetlen rögzített indítási polarizációra lenne szükség.
Az IEC 61753-061-2:2020 minimális vizsgálati és mérési követelményeket határoz meg az egymódusú, polarizációtól független leválasztókra vonatkozóan a C kategóriájú ellenőrzött környezetekben. Ehhez a szabványhoz egy 2025-ös helyesbítést is kiadtak.IEC 61753-061-2:2020ezért megfelelőbb hivatkozás, mint az általános termékállításokat szabványként kezelni.
Az ilyen típusú készülékeknélpolarizációfüggő veszteség (PDL)az egyik lényeges teljesítményparaméter. Az IEC 61300-3-2:2009 mérési módszereket határoz meg annak meghatározására, hogy az egymódusú passzív komponens vesztesége hogyan változik a polarizációval.IEC 61300-3-2:2009kifejezetten tartalmazza az izolátorokat azon passzív eszközök közé, amelyekre a módszer alkalmazható.
PM szálszigetelők
A polarizációt fenntartó rendszernek más követelményei vannak. Előfordulhat, hogy az optikai útnak meg kell őriznie egy meghatározott lassú vagy gyors tengelyt, ezért az izolátort együtt kell figyelembe venni a PM szál típusával, a tengely orientációjával, a csatlakozó kulcsolásával, a toldás elforgatásával, az indítási polarizációval és a polarizáció kioltási arányával.
A FOCC bemutatkozásapolarizációt fenntartó szálbiztosítja a mögöttes szálkontextust, míg aPM fiber patch kábel kiválasztási útmutatómegcímzi a csatlakozó és az interfész választásait.
A PM passzív alkatrészek esetében az IEC 61300-3-55:2020 módszereket biztosít a PER és a csatlakozókulcsolás pontosságának mérésére.IEC 61300-3-55:2020lefedi a főtengely-tájolás észlelését is, ami közvetlenül relevánssá teszi a PM-komponensek ellenőrzéséhez.
FOCC-kpolarizációs kioltási arány vizsgálóéspolarizáció-fenntartó készülék teszteléseoldalak kapcsolódó házon belüli termék- és tesztkörnyezetet biztosítanak.
Hol kell elhelyezni az optikai leválasztót?
A leválasztót úgy kell elhelyezni, hogy megvédje a fordított optikai visszacsatolásra érzékeny alkatrészt. Általános elrendezés a következő:
Lézer → Leválasztó → Downstream Fibre System
Ha a szigetelőt a védett forráshoz közel helyezi el, az korlátozza azt az optikai utat, amelyen a fordított fény haladhat, mielőtt a leválasztási szakaszba kerülne. A Coherent leírása szerint a Faraday-leválasztókat általában lézer- vagy erősítőkimeneteken használják erre a célra.
A bonyolultabb rendszerek több erősítési fokozatot vagy visszaverő pályát tartalmazhatnak, ezért a helyes elhelyezést a tényleges optikai diagramból kell megválasztani, nem pedig egy másik lézerről lemásolt rögzített szabályból.
A helyszín kiválasztása előtt azonosítsa:
- a visszaverődés-érzékeny forrás vagy erősítés fokozat;
- szándékos fényvisszaverő elemek, például FBG-k vagy minták;
- csatlakozók és toldások;
- a szükséges előremenő jelút;
- minden hiteles fordított út; és
- ahol a visszatérő fény hasznos, szemben ott, ahol el kell nyomni.
Az izolátor irányított. A telepítés során kövesse a gyártó utasításaitbemeneti/kimeneti címkék vagy irány nyíl. Ne következtessen a működési irányra az FC, SC, LC, APC vagy UPC csatlakozóstílusból.
Optikai leválasztó vs optikai keringető
| Eszköz | Mi történik a fordított világítással? | Tipikus döntés |
|---|---|---|
| Optikai leválasztó | Erősen csillapított | Akkor használja, ha a visszatérő fény nem éri el a forrást, és nem kell visszanyerni |
| Optikai keringtető | Átirányítva egy másik portra | Akkor használja, ha a visszaadott jel hasznos az érzékeléshez, észleléshez, visszaverődés méréshez vagy más optikai úthoz |
FOCC-koptikai keringtető áttekintéseelmagyarázza az útválasztási koncepciót, míg a vállalatépolarizációt fenntartó optikai keringtetőakkor releváns, ha a visszaadott jelnek meg kell őriznie egy meghatározott polarizációs tengelyt.
Hogyan válasszunk száloptikai szigetelőt
A praktikus leválasztó specifikáció a védett forrással kezdődik, nem pedig a katalógus címsorával, például „1550 nm” vagy „nagy szigetelés”.
| Paraméter | Válaszra váró kérdés | Miért számít |
|---|---|---|
| Forrás típusa | Lézer, erősítő, SLD, ASE forrás vagy más forrás? | A visszacsatolási érzékenység és a spektrális viselkedés forrás architektúránként eltérő |
| Hullámhossz és sávszélesség | Mi a teljes működési spektrum, nem csak a névleges középhullámhossz? | Az izolálás és a beillesztési veszteség hullámhosszfüggő |
| Szükséges szigetelés | Mekkora fordított teljesítményt kell eltávolítani, mielőtt eléri a forrást? | Az elkülönítésnek meg kell felelnie a forrás visszacsatolási követelményének, nem pedig egy tetszőleges maximumnak |
| Beillesztés-veszteség költségvetés | Mennyi határidős veszteséget tud elfogadni a rendszer? | A leválasztó az optikai energia költségvetésének egy részét fogyasztja |
| Polarizáció | PI, polarizáló vagy PM architektúra? | Meghatározza, hogy a PDL, PER, tengely orientáció vagy csatlakozókulcsozás számít-e |
| Szál és csatlakozó | SMF vagy PMF? APC vagy UPC? Milyen copf és csatlakozó kulcs? | Az interfészeknek illeszkedniük kell az optikai rendszer többi részéhez |
| Optikai teljesítmény | Milyen folyamatos és adott esetben csúcsteljesítmény éri el a leválasztót? | Az energiakezelés az elkülönítéstől külön tervezési követelmény |
| Környezet | Milyen üzemeltetési és tárolási feltételek szükségesek? | A tipikus szobahőmérséklet-adatokat nem szabad automatikusan garantált határértékként kezelni |
| Elfogadási bizonyíték | Mely paraméterek igényelnek gyári vagy bejövő ellenőrzést? | A mennyiségi beszerzésnek garantált határértékeken és vizsgálati bizonyítékokon kell alapulnia |
Az elkülönítési szükséglet becslése
Ha a visszacsatolt optikai teljesítmény megbecsülhető, és a forrás gyártója meghatározza a maximálisan megengedett visszacsatolási szintet, a két szint közötti különbség határozza meg a minimális visszirányú elnyomást, amelyre a projektspecifikus tervezési tartalék alkalmazása előtt szükség van.
Például a munkafolyamat a következő:
- Becsülje meg vagy mérje meg a legrosszabb hiteles fordított teljesítményt a leválasztó kimeneti oldalán.
- Keresse meg a forrás megengedett visszacsatolási korlátját a forrás vagy a rendszer specifikációjában.
- Határozza meg, mekkora csillapítás szükséges ahhoz, hogy a visszaadott teljesítmény e határérték alá csökkenjen.
- Ellenőrizze, hogy a kiválasztott leválasztó megfelel-e ennek az elválasztási követelménynek a teljes hullámhosszon, teljesítményen, polarizáción és hőmérséklet-tartományon, ami számít.
- Győződjön meg arról, hogy az előre beillesztési vesztesége még mindig megfelel az optikai költségvetésnek.
Ez a megközelítés értelmesebb, mint a legmagasabb elérhető elkülönítési szám kiválasztása a tényleges forrás figyelembevétele nélkül.
A száloptikai szigetelő ellenőrzése
| Paraméter | Amit a teszt bizonyít | Fontos ellenőrzés |
|---|---|---|
| Előre beszúrás elvesztése | Mennyi hasznos jel veszett el a tervezett irányban | Mérje meg a megadott hullámhosszon és indítási feltételek mellett |
| Fordított szigetelés | Milyen erősen van elnyomva a visszafelé irányuló átvitel | A mérőrendszernek elegendő dinamikus tartománnyal kell rendelkeznie a várható leválasztáshoz |
| Megtérülési veszteség | Mekkora teljesítményt tükröz az eszköz vagy az interfész | Ne következtessen visszaadási veszteségre a fordított leválasztási adatokból |
| PDL | Hogyan változik a veszteség a polarizáció hatására egy PI-eszközben | A polarizációtól független egymódusú alkatrészekre vonatkozik |
| PER és tengely/kulcs pontossága | Mennyire őrzi meg egy PM komponens a tervezett polarizációs kapcsolatot | A PM-szálra, a csatlakozókulcsozásra és a tengelyigazításra vonatkozik |
| Környezeti hitelesítés | A teljesítmény garantált határokon belül marad-e az előírt feltételek mellett | Hasonlítsa össze a garantált értékeket, ne csak a szobahőmérsékletre jellemző értékeket |
Az IEC az alábbi mérések közül többhez külön szabványosított módszereket biztosít:csillapítás, visszatérési veszteség, PDL, ésPER és a kulcsolás pontossága.
Gyakori szálszigetelő-kiválasztási hibák
| Hiba | Miért jelent kockázatot |
|---|---|
| Vásárlás kizárólag hullámhossz alapján | Előfordulhat, hogy az elválasztás, a sávszélesség, a polarizáció, a tápellátás és a csatlakozó követelmények nem egyeznek |
| A visszatérési veszteség és az elszigetelés ugyanazon paraméterként kezelése | Különböző optikai utakat és különböző meghibásodási mechanizmusokat írnak le |
| Feltéve, hogy az APC leválasztót helyettesít | Az APC csökkenti egy adott interfész visszaverődését, de nem nyom el minden lefelé irányuló visszirányú jelet |
| A beillesztési veszteség figyelmen kívül hagyása | A leválasztó felemészti az előremenő optikai költségvetés egy részét |
| A készülék visszafelé telepítése | Az izolátor irányított |
| PM leválasztó használata tengelykövetelmények meghatározása nélkül | A PM teljesítménye a helyes indítástól, kulcsolástól, illesztéstől és tengelyigazítástól függ |
| Garantált határértékként jellemző értékek használata | A gyártástervezés korlátokat igényel a tényleges működési tartományon belül |
| Csak előremenő teljesítmény tesztelése | A fordított elnyomás és a tükrözött teljesítmény viselkedése ellenőrizetlen marad |
GYIK
K: Az optikai szigetelő kiküszöböl minden visszaverődést?
V: Nem. A visszaverődések továbbra is generálhatók. A leválasztó csökkenti a védett forráshoz jutó visszafelé haladó optikai teljesítmény mennyiségét.
K: Az optikai leválasztás megegyezik a visszatérési veszteséggel?
V: Nem. Az elkülönítés az eszközön keresztüli visszirányú átvitel elnyomását írja le. A visszatérési veszteség az interfészen vagy eszközporton visszavert optikai teljesítményt írja le.
K: Az APC csatlakozó helyettesítheti az optikai leválasztót?
V: Nem. Az APC egy csatlakozó interfészen szabályozza a tükröződést; egy leválasztó elnyomja az alsó rendszerből visszatérő fordított teljesítményt. A tükröződésre érzékeny rendszerek mindkettőt használhatják.
K: A leválasztót lézer előtt vagy után kell felszerelni?
V: A forrásvédelem érdekében egy általános elrendezés a leválasztót a lézerkimenet után helyezi el, így a visszatérő fény találkozik a szigetelővel, mielőtt újra belépne a forrásba. A többlépcsős lézer- és erősítőrendszereket a teljes optikai architektúra alapján kell elhelyezni.
K: Minden PM rendszernek szüksége van PM leválasztóra?
V: Nem. A PM leválasztó akkor megfelelő, ha az optikai architektúra megköveteli egy meghatározott polarizációs tengely megőrzését. A teljes forrás-, szál-, splice-, csatlakozó- és downstream összetevő-követelmények határozzák meg a választ.
K: A nagyobb szigetelés mindig jobb szigetelőt jelent?
V: Nem. A hullámhossz-tartománynak, az előremenő veszteségnek, a visszatérési veszteségnek, a polarizációs teljesítménynek, az optikai teljesítménynek, az üvegszálas interfészeknek, a környezetnek és a garantált vizsgálati határoknak meg kell felelniük az alkalmazásnak.
Végső kiválasztási ellenőrzőlista
- A forrás típusa és a visszacsatolás érzékenysége
- Működési hullámhossz és teljes sávszélesség
- Szükséges fordított szigetelés
- Maximális elfogadható beillesztési veszteség
- Kötelező visszatérési veszteség
- Polarizációtól független, polarizáló vagy PM architektúra
- Maximális PDL vagy minimális PER, ahol alkalmazható
- A PM tengely és a csatlakozókulcs követelményei
- Szálas típusú és copfos felépítés
- Csatlakozó típusa és APC/UPC polírozás
- Folyamatos és csúcs optikai teljesítmény határértékek
- Működési és tárolási környezet
- Gyári vagy bejövő tesztkövetelmények
A visszaverődés szabályozása inkább rendszerprobléma, mint egykomponensű probléma. A tiszta és megfelelően polírozott interfészek, adott esetben az APC csatlakozások, az optikai leválasztók és a keringetők mindegyike más-más funkciót lát el.
A leválasztó szerepe specifikus: lehetővé teszi a szükséges előremenő jel áthaladását, miközben elegendő fordított optikai teljesítményt csökkent, hogy megvédje a forrást a rendszer aktuális hullámhossza, teljesítménye, polarizációja és környezeti feltételei mellett.
PM interfészek vagy alacsony visszaverődésű összeköttetések esetén FOCC-kPM FC/APC patch kábelekbiztosítson egy másik releváns rendszerelemet. Ha a szükséges leválasztó konfiguráció vagy a kapcsolódó optikai út nem szabványos elrendezés, adja meg a hullámhosszt, a sávszélességet, a forrás típusát, az optikai teljesítményt, a szükséges szigetelést, a száltípust, a polarizációs követelményt, a csatlakozók fényezését, az üzemi környezetet és a vizsgálati követelményeket aFOCC érdeklődő oldal.
