光环形器

2) 与光纤放大器的组合应用
• 在光纤放大器中, 光信号的增益与放大器中光 纤的长度成正比, 要得到足够大的增益需要光 信号通过相当长的一段增益介质。
• 如果让被放大光信号通过光纤放大器后折返, 可使其两次通过增益介质从而减小了放大器 的总长度, 这一设想已经在 掺饵光纤放大器 ( EDFA ) 中得到了应用。
5. 4 光环行器
• 光学环行器是一种多端口输入输出的非互易 性器件, 它的作用是使光信号只能沿规定的 端口顺序传输。
• 当光信号从指定的端口输入时, 在器件中只能沿规 定的顺序传播( A→B→C→D→A ) 。当光信号的传 输顺序变更时(例如B→A 或 D→B 等等) , 其损耗很 大, 可实现信号的隔离。
• 而由端口2和端口3分别入射的两束同上述偏 振方向相同的线偏振光将合为一束从端口4 出射。
• 实际上这一个器件同时完成了一对PBS和偏 振合束器(PBC)组合的功能, 为某些特殊的应 用提供了方便的解决方法。
2. 国内外研究状况
• 分立元件 块状环形器 • 光波导型 环形器
3. 块状光学环形器
• 由于多数应用中并不需要这种顺序传播构成一个闭 合的回路, 即无须使D最终与A导通, 这样的环行器 称为准光学环行器, 通常所说的环行器大部分也就 是这种准光学环行器。光学环行器的这种非互易特 性和光学隔离器类似, 主要是利用磁光材料的法拉
第效应来实现的。
• 1. 光学环行器的应用
• 由于光学环行器的这种顺序传输特性, 它可 用于将同一根光纤中正向传输和反向传输 的光信号分开。
• 应用于光纤通信、光纤传感以及光纤测试 系统之中时, 往往使系统结构简化。
• 光学环行器已成为一个基本的结构模块, 实 现一些特殊的用途。
光环形器功能图：端口1 →端口 2 端口2 →端口 3
• 以下是其在光通信系统中的几种典型应用:
• 1) 与光纤布拉格光栅( FBG) 组合应用
• 图5. 20是一种由环行器和光纤光栅所组成的 上/ 下路复用器( OADM) 。与之类似的应用还 有解复用器和利用啁啾光纤光栅做成的色散补 偿器等。
• 如图5. 21所示, 将EDFA与一环行器耦合, 使光 信号通过EDFA 放大后在其输出端由高反膜反 射再次反向通过增益介质, 相当于将增益介质 的长度增加一倍, 这一方法极大地提高了 EDFA 的泵浦效率, 降低了所需的泵浦能量。
3) 光纤传输系统中的应用
• 将光学环行器应用到光收发模块 中, 可实现在 一根光纤中利用同一波长的双向传输。图5. 22 所示的是一单波长双向同步通信系统, 连接收 发器和传 输光纤的光学环行器将输出和接收 的光信号分离, 实现了仅用一个信道的全双工 传输。此外, 光学环行器还可在光时域反射仪 ( OTDR) 和光纤陀 螺( Sagnac 干涉仪) 中 作 耦合器, 都很好地提高了系统性能。
• Takao Matsumoto 偏振无关光学环形器
Matsumoto缺陷： • 单级磁致旋光晶体 • 偏振分光镜依赖过高
改进：双级结构
• M.Koga
port1 port3
port2
wenku.baidu.com Page151 图5.26 偏振态变换过程
Cheng Yiaho专利：
4) 与其他无源器件构成的集成器件
• 随着近几年光学无源器件的发展, 产生了一些 新的集成器件, 例如WDM解复用器和隔离器 的集成器件, 十分方便地完成了将 EDFA 中的 泵浦光和信号光耦合的功能。环行器与一些 其他光无源器件的集成也实现了一些新的功 能。
• 集环行器与偏振光分束器( PBS) 功能于一体 的器件, 从端口1入射的光束将分解为两偏振 态相互垂直的线偏振光, 分别从端口2 和端 口3 出射;