Разветвители и ответвители

Для распределения мощности оптического излучения в несколько каналов передачи или, наоборот, для объединения нескольких сигналов для передачи их по одному каналу нужны такие устройства, как разветвители и ответвители (coupler, splitter). При изменении направления световых потоков на противоположный разветвитель выполняет роль объединителя (сумматора). Различают одно- и двунаправленной разветвители, а также разветвители (мультиплексоры), которые чувствительны или нечувствительны к длине волны. В двунаправленной разветвители каждый порт может работать либо на передачу, или на прием, или осуществлять и передачу, и прием одновременно, так что группы приемных и передающих портов могут меняться местами в функциональном смысле.

Переходниками называются устройства, предназначенные для распределения оптического сигнала на несколько частей (обычно равных), или для объединения нескольких сигналов для передачи по одному каналу. Разветвители делятся на древовидные, звездообразные и на ответвители.

Ответвитель называются устройства, предназначенные для распределения оптического сигнала на несколько частей в определенном соотношении, или для объединения в одном канале мощности двух или более оптических сигналов.

Древовидный разветвитель («tree coupler») осуществляет расщепление одного входного оптического сигнала на несколько выходных, или выполняет обратную функцию - объединяет несколько входных сигналов в один выходной (рис.8.1, а). Обычно древовидные разветвители распределяют мощность в равной степени между всеми выходными полюсами. Конфигурация полюсов обозначается как nxm, где n - число входных полюсов (для древовидного разветвителя n = 1), а m - число выходных полюсов, когда устройство работает в режиме разветвления. В современных моделях количество выходных портов находится в пределах от 2 до 32.

Большинство древовидных разветвителей двунаправленной. Поэтому разветвитель может выполнять функцию распределения или объединения сигналов.

Звездообразный разветвитель («star coupler») обычно имеет одинаковое число входных и выходных полюсов (рис.8.1, б). Оптический сигнал приходит на один из n входных полюсов и в равной степени распределяется между m выходными полюсами. Большое распространение получили звездообразные разветвители, и, чтобы избежать путаницы по входным и выходным полюсам, принято обозначать входные полюса латинскими буквами, а выходные полюса цифрами.

Рисунок 8.1 -Типы разветвителей: а) древовидный разветвитель; б) звездообразный разветвитель; в) ответвитель

Ответвитель («tap») - это разновидность древовидного разветвителя, в котором выходная мощность распределяется в равной или неравной пропорциях между выходными полюсами (рис.8.1, в). Некоторая доля (менее 50%) выходной мощности идет на канал (каналы) ответвления, тогда как большая часть остается в магистральном канале. Выходные полюса нумеруются в порядке убывания мощности.

Направленный ответвитель (СВ) является основным компонентом многих распределительных сетей. На рис.8.2 показано направленный ответвитель с четырьмя портами (Х-ответвитель). Возможные направления распределения мощности излучения показано на рисунке стрелками. Для описания параметров ответвителя примем, что на порт 1 поступает мощность Р1. Эта мощность делится между портами 2 и 3, в соответствии с необходимым коэффициента распределения. При этом порт 4 является изолированным.

1 2

4 3

Рисунок 8.2 - четырехполюсным направленный ответвитель

В идеальном ответвители мощность не попадает в изолированный порт 4 (а_нап = ).

Без потери обобщения рассмотрения можем принять, что мощность, которая появляется на выходе из порта 2 (Р2), равна или больше, чем мощность, появляется на выходе порта 3 (Р3). Вводятся следующие параметры, описывающие коэффициенты передачи (иногда) и потери (в дБ):

1). Коэффициент передачи (Р2 / Р1) и потери передачи («throughput loss»)

αпер = - 10 lgР2 / Р1 определяет передачу мощности из входного порта 1 на выходной порт 2.

2). Коэффициент ответвления (Р3 / Р1) и потери ответвления («tар 1оss») αвидг = -10 lgР3 / Р1 учитывают передачу мощности из входного порта 1 в порт ответвления 3.

3). Коэффициент направленности (Р4 / Р1) и направленность («directionality») αспр = -10 lgР4 / Р1 определяет передачу мощности из входного порта 1 в «изолированный» порт 4.

4). Избыточные потери («ехсеss 1oss») αнадл = -10lg (Р2 + Р3) / Р1 оценивают мощность теряется внутри ответвителя. Она обусловлена ​​излучением, рассеянием, поглощением и связи с изолированным портом.

Качественные направленные ответвители имеют избыточные потери меньше 1 дБ и коэффициент направленности более -40 дБ.