Dispositivos de microondas RF
Los dispositivos de microondas RF se dividen en dos categorías: pasivos y activos. El criterio para distinguirlos es ver si el modelo de circuito equivalente establecido por el dispositivo contiene energía. suministro (fuente de voltaje o fuente de corriente) Si no hay suministro de energía en el modelo de circuito equivalente del dispositivo, el dispositivo se denomina dispositivo pasivo.
Dispositivos ópticos pasivos
Los componentes ópticos pasivos son una parte importante de los equipos de comunicación de fibra óptica. Es un componente óptico cuyos principios de proceso cumplen con las leyes básicas de la óptica, la teoría de la luz y la teoría de las ondas electromagnéticas, varios indicadores técnicos, varias fórmulas de cálculo y varios métodos de prueba. Está estrechamente relacionado con la fibra óptica y la óptica integrada; Los componentes pasivos, estrechamente relacionados con la electrónica, son fundamentalmente diferentes. En la televisión por cable de fibra óptica cumple las funciones de conexión, distribución, aislamiento, filtrado, etc. De hecho, existen muchos tipos de dispositivos ópticos pasivos, los más utilizados son: divisor óptico, atenuador óptico, aislador óptico, conector, puente, interruptor óptico.
Conector móvil de fibra óptica
El conector móvil de fibra óptica es un dispositivo óptico pasivo que realiza una conexión móvil entre fibras ópticas. También conecta fibras ópticas con dispositivos activos y fibras ópticas con otros componentes pasivos. La función de conectar dispositivos y fibras ópticas a sistemas e instrumentos. Los conectores móviles se han desarrollado junto con el desarrollo de las comunicaciones ópticas. Ahora han formado una gama completa de productos de sistemas y son uno de los componentes básicos más utilizados en el campo de las aplicaciones de fibra óptica.
Aunque los conectores móviles de fibra óptica (cable) varían ampliamente en estructura y variedad, se pueden dividir en las siguientes partes según sus funciones: enchufes de conector, puentes de fibra óptica, convertidores, conversores, etc. Estas piezas se pueden utilizar individualmente como dispositivos o juntas como componentes. De hecho, un conector activo suele referirse a dos clavijas de conector más un convertidor.
Divisor óptico
Al igual que el sistema de transmisión de cable coaxial, el sistema de red óptica también necesita acoplar, ramificar y distribuir señales ópticas, lo que requiere un divisor óptico para lograrlo. es uno de los componentes pasivos más importantes en el enlace de fibra óptica. Es un dispositivo en tándem de fibra óptica con múltiples terminales de entrada y múltiples terminales de salida. M × N se usa a menudo para indicar que un divisor tiene M terminales de entrada y N terminales. . Los divisores ópticos utilizados en los sistemas CATV de fibra óptica son generalmente divisores ópticos de 1×2, 1×3 y 1×N compuestos por ellos.
1. Principio de división de luz del divisor óptico
El divisor óptico se puede dividir en tipo de fibra y tipo de guía de onda plana según el principio. Los productos de tipo cónico de fusión de fibra se fabrican soldando lateralmente dos o más fibras ópticas; El tipo de guía de ondas ópticas es un producto de tipo componente microóptico que utiliza tecnología de fotolitografía para formar una guía de ondas óptica sobre un medio o sustrato semiconductor para lograr funciones de distribución de ramificaciones. Los dos tipos de principios de división de luz son similares: logran diferentes tamaños de rama cambiando el acoplamiento del campo evanescente entre las fibras ópticas (grado de acoplamiento, longitud de acoplamiento) y cambiando el radio de la fibra. llamado sintetizador. Los acopladores de fibra óptica de cono fundido se han convertido en la tecnología de fabricación principal en el mercado debido a su método de fabricación simple, precio bajo, fácil conexión con fibras ópticas externas y la capacidad de soportar vibraciones mecánicas y cambios de temperatura.
El método de fusión cónica consiste en torcer dos (o más) fibras ópticas sin la capa de recubrimiento de cierta manera, fundirlas bajo calentamiento a alta temperatura y estirarlas hacia ambos lados al mismo tiempo. y finalmente calentarlos. El área forma una estructura de guía de ondas especial en forma de cono doble. Controlando el ángulo de torsión y la longitud de estiramiento de la fibra óptica, se pueden obtener diferentes relaciones de división de la luz. Finalmente, el área cónica se solidifica sobre el sustrato de cuarzo con pegamento de curado y se inserta en el tubo de cobre inoxidable, este es el divisor óptico. Este proceso de producción es inconsistente con el coeficiente de expansión térmica del pegamento curado y el sustrato de cuarzo y el tubo de acero inoxidable. Cuando la temperatura ambiente cambia, el grado de expansión y contracción térmica es inconsistente. Esta situación puede provocar fácilmente daños al divisor óptico. , especialmente el divisor óptico, la situación es aún peor cuando se coloca en la naturaleza, que es también la razón principal por la que los divisores ópticos se dañan fácilmente. Para la producción de divisores con más canales, se pueden utilizar múltiples divisores de dos vías.
2. Indicadores técnicos comunes de divisores ópticos
(1) Pérdida de inserción. La pérdida de inserción de un divisor óptico se refiere a la pérdida en dB de cada salida I en relación con la luz de entrada. Su expresión matemática es: Ai=-10lgPouti/Pin, donde Ai se refiere a la pérdida de inserción del i-ésimo puerto de salida; es La potencia óptica del i-ésimo puerto de salida. El pin es el valor de potencia óptica del puerto de entrada. (2) Pérdidas adicionales. La pérdida adicional se define como el número de DB de la potencia óptica total de todos los puertos de salida en relación con la pérdida de potencia óptica de entrada.
Vale la pena mencionar que para los acopladores de fibra óptica, la pérdida adicional es un indicador de la calidad del proceso de fabricación del dispositivo. Refleja la pérdida inherente del proceso de fabricación del dispositivo. Cuanto menor sea la pérdida, mejor es un indicador de evaluación. calidad del proceso de fabricación. La pérdida de inserción solo representa el estado de potencia de salida de cada puerto de salida, no solo el factor de pérdida inherente, sino también el impacto de la relación de división. Por lo tanto, la diferencia en la pérdida de inserción entre diferentes acopladores de fibra óptica no refleja la calidad de fabricación del dispositivo. (3) Relación de división.
La relación de división se define como la relación de potencia de salida de cada puerto de salida del divisor óptico. En aplicaciones del sistema, la relación de división se determina en función de la potencia óptica requerida por el nodo óptico del sistema real para determinar la. Relación de división apropiada (excepto para la distribución uniforme), la relación de división del divisor óptico está relacionada con la longitud de onda de la luz transmitida. Por ejemplo, cuando un divisor óptico transmite luz de 1,31 micrones, la relación de división de los dos extremos de salida es. 50:50; cuando se transmite luz de 1,5 μm. Cuando se usa luz, se convierte en 70:30 (esto sucede porque los divisores ópticos tienen un cierto ancho de banda, es decir, el ancho de banda de frecuencia de la señal óptica transmitida cuando la relación de división no cambia básicamente). Por lo tanto, se debe especificar la longitud de onda al pedir un divisor óptico. (4) Aislamiento. El aislamiento se refiere a la capacidad de una determinada ruta óptica de un divisor óptico para aislar señales ópticas de otras rutas ópticas. Entre los indicadores anteriores, el aislamiento es más significativo para los divisores ópticos. En aplicaciones de sistemas reales, a menudo se requieren dispositivos con un aislamiento de más de 40 dB; de lo contrario, el rendimiento de todo el sistema se verá afectado.
Además, la estabilidad del divisor óptico también es un indicador importante. La llamada estabilidad se refiere a la relación de división y otros indicadores de rendimiento del divisor óptico cuando cambia la temperatura externa y el estado de funcionamiento. otros cambios de dispositivos deberían permanecer básicamente sin cambios. De hecho, la estabilidad del divisor óptico depende completamente del nivel tecnológico del fabricante. La calidad de los productos de diferentes fabricantes varía mucho.
Atenuador óptico
El atenuador óptico es un componente pasivo de fibra óptica muy importante y un componente indispensable en CATV de fibra óptica. Hasta ahora, se han formado en el mercado cuatro series de atenuadores ópticos fijos, de ajuste escalonado, de ajuste continuo e inteligentes.
1. El principio de atenuación del atenuador. Hay muchos tipos de atenuadores ópticos y diferentes tipos de atenuadores adoptan diferentes principios de funcionamiento.
①Atenuador óptico de desplazamiento.
Como todos sabemos, cuando se conectan dos tramos de fibra óptica se debe conseguir una precisión de centrado muy alta para que la señal óptica se transmita con menos pérdidas. A su vez, si se ajusta adecuadamente la precisión de centrado de la fibra óptica, se puede controlar su atenuación. El atenuador óptico de desplazamiento se basa en este principio y provoca intencionadamente una cierta desalineación de las fibras ópticas cuando se conectan. Para lograr el propósito de controlar la cantidad de atenuación mediante la pérdida de algo de energía luminosa, el atenuador óptico de desplazamiento se divide en dos tipos: atenuador óptico de desplazamiento lateral y atenuador óptico de desplazamiento axial. El atenuador óptico de desplazamiento lateral es un método relativamente tradicional, dado que la magnitud de los parámetros de desplazamiento lateral está en el nivel de micras, generalmente no se usa para fabricar atenuadores variables, solo se usa en la producción de atenuadores fijos y utiliza soldadura o. Unión. El método de conexión todavía tiene un gran mercado hasta el momento. Su ventaja es que la pérdida de retorno es alta, generalmente superior a 60 dB. En el diseño del proceso del atenuador óptico de desplazamiento axial, siempre que las dos fibras ópticas estén separadas una cierta distancia y alineadas mecánicamente, se puede lograr el propósito de la atenuación. Este principio se utiliza principalmente en la producción de atenuadores ópticos fijos y algunos atenuadores ópticos variables pequeños.
②Atenuador óptico de película fina.
Este tipo de atenuador se fabrica basándose en el principio de que la intensidad de la luz reflejada en la superficie de una película metálica está relacionada con el espesor de la película. Si se fija el espesor de la película metálica evaporada sobre el sustrato de vidrio, se produce un atenuador óptico fijo. Si se inserta diagonalmente en la fibra óptica un sustrato de vidrio con una serie de películas delgadas metálicas en forma de disco de diferentes espesores evaporadas, y se insertan películas metálicas de diferentes espesores en la trayectoria óptica, se puede cambiar la intensidad de la luz reflejada y Se pueden obtener diferentes atenuaciones para hacer un atenuador variable.
③Atenuador óptico tipo placa de atenuación.
El atenuador óptico tipo atenuador fija directamente el atenuador con características de absorción en la cara final de la fibra óptica o en la ruta óptica para lograr el propósito de atenuar la señal óptica. Este método no solo se puede utilizar para. hacer atenuadores ópticos fijos, también se puede utilizar para hacer atenuadores de luz variables.
2. Indicadores de rendimiento del atenuador óptico.
①Atenuación y pérdida de inserción.
La atenuación y la pérdida de inserción son indicadores importantes de los atenuadores ópticos. El indicador de atenuación de un atenuador óptico fijo es en realidad su pérdida de inserción, mientras que un atenuador variable tiene una pérdida de inserción separada además de la atenuación: el índice de pérdida. la pérdida de inserción de un atenuador variable de alta calidad es inferior a 1,0 dB. Generalmente, se puede utilizar un atenuador variable ordinario si este índice es inferior a 2,5 dB. Al seleccionar un atenuador ajustable, cuanto menor sea la pérdida de inserción, mejor. Pero esto inevitablemente implicará precio.
②Precisión de atenuación del atenuador óptico.
La precisión de la atenuación es un indicador importante de los atenuadores ópticos. Normalmente, la precisión de atenuación de un atenuador óptico ajustable mecánico es ±0,1 veces su cantidad de atenuación. Su tamaño depende del grado de mecanizado de precisión de los componentes mecánicos. La precisión de atenuación de los atenuadores ópticos fijos es muy alta. Normalmente, cuanto mayor sea la precisión de la atenuación, mayor será el precio.
③Pérdida de devolución.
Un indicador importante que afecta el rendimiento del sistema entre los parámetros del dispositivo óptico es la pérdida de retorno. Es bien conocido el impacto de la luz de retorno en los sistemas de redes ópticas. La pérdida de retorno de un atenuador óptico se refiere a la relación entre la energía luminosa incidente en el atenuador óptico y la energía luminosa reflejada a lo largo de la trayectoria de la luz incidente en el atenuador. La pérdida de retorno de los atenuadores ópticos de alto rendimiento es superior a 45 dB. De hecho, debido al proceso y otras razones, la pérdida de retorno real del atenuador aún está lejos del valor teórico. Para no reducir la pérdida de retorno de toda la línea, se debe utilizar un atenuador de pérdida de retorno alta en la línea correspondiente. Y también se requiere atenuación óptica. El dispositivo tiene un rango de temperatura y espectro más amplio.
Aislador óptico
Un aislador óptico es un elemento óptico no recíproco que solo permite que los haces de luz pasen en una dirección y tiene un fuerte efecto de bloqueo de la luz reflejada. En el sistema de transmisión óptica CATV, debido a la existencia de conectores móviles de fibra óptica, uniones de fusión de fibra óptica, componentes ópticos y la dispersión Rayleigh de la propia fibra óptica, siempre hay ondas de luz reflejadas, que tienen un impacto perjudicial en el rendimiento del sistema. Por lo tanto, se debe utilizar fibra óptica. El aislador elimina la influencia de las ondas reflejadas. Los aisladores ópticos se instalan en máquinas de reflexión óptica y amplificadores ópticos. El aislador consta de tres partes: un polarizador, un rotador y un analizador. Un polarizador es un dispositivo óptico. Cuando un haz de luz incide sobre él, su haz de salida se convierte en luz polarizada linealmente en una determinada dirección. Esta dirección es el eje de polarización del polarizador. Cuando la dirección de polarización de la luz incidente es perpendicular al eje de polarización del polarizador, la luz no puede pasar, por lo que el polarizador también se puede utilizar como analizador. El rotador óptico está compuesto por un material ópticamente activo y un imán permanente externo. Con la ayuda del efecto magnetoóptico, la dirección de polarización de la luz que lo atraviesa gira hasta cierto punto.
El principio de funcionamiento del aislador óptico es: los ejes de polarización del polarizador y del analizador son 45o diferentes. Cuando la luz incidente pasa a través del polarizador, se convierte en luz linealmente polarizada y luego pasa a través. El rotador. El plano de polarización gira 45°, lo que es exactamente consistente con la dirección de polarización del analizador, por lo que la señal óptica pasa a través del aislador óptico suavemente y entra en la trayectoria óptica. Si hay luz reflejada, después de que la luz reflejada pasa a través del analizador y el rotador, su dirección de polarización es ortogonal a la dirección de polarización del polarizador y no puede pasar a través del polarizador, logrando así el propósito de aislar cada nivel de luz. aislamiento La pérdida de luz reflejada causada por el dispositivo es de hasta 35 dB o más.
Los requisitos de rendimiento para los aisladores ópticos en sistemas CATV son: baja pérdida directa, alto aislamiento inverso, alta pérdida de retorno, tamaño pequeño del dispositivo y buen rendimiento ambiental. Dado que los aisladores ópticos son relativamente caros, generalmente se usan en fuentes de luz y no en líneas de fibra óptica. La razón por la que no se usan no es porque sean innecesarios, sino por consideraciones de costo. Si el aislador óptico es económico y tiene una pequeña pérdida de inserción, se puede aplicar en la línea para mejorar el rendimiento del sistema.
Conmutador óptico
Un conmutador óptico es un dispositivo de control de ruta óptica que desempeña la función de conmutar rutas ópticas en redes de transmisión de fibra óptica y varios sistemas de conmutación óptica, y puede controlarse mediante. una microcomputadora para lograr división y conmutación óptica, realizar la distribución e intercambio inteligente de información entre terminales y entre terminales y centros en sistemas de transmisión óptica ordinarios, se puede usar para conmutar rutas ópticas principales y de respaldo, y también se puede usar. para pruebas de fibras ópticas, dispositivos ópticos y redes de sensores de fibra óptica, de modo que el sistema de transmisión de fibra óptica, el instrumento de medición o el sistema de detección funcione de manera estable, confiable y fácil de usar.
En la red óptica CATV, para garantizar el funcionamiento ininterrumpido del sistema de televisión por cable, se debe equipar un transmisor óptico de respaldo. Cuando falla el transmisor óptico en funcionamiento, se puede utilizar el interruptor óptico de forma muy rápida. Conecte el transmisor óptico de respaldo al sistema dentro de un período de tiempo determinado (menos de 1 ms) para garantizar su funcionamiento normal.
Según sus principios de funcionamiento, los interruptores ópticos se pueden dividir en dos categorías: mecánicos y no mecánicos.
Los interruptores ópticos mecánicos dependen del movimiento de fibras ópticas o componentes ópticos para cambiar la ruta óptica. Los interruptores ópticos actualmente en el mercado son generalmente mecánicos. Sus ventajas son una baja pérdida de inserción, generalmente inferior a 1,5 dB y un alto aislamiento, generalmente superior a 45 dB. , y no se ven afectados por la polarización ni el efecto de la longitud de onda. Los interruptores ópticos no mecánicos se basan en efectos electroópticos, efectos magnetoópticos, efectos acústicos-ópticos y efectos termoópticos para cambiar el índice de refracción de la guía de ondas y cambiar la trayectoria óptica. este tipo de interruptor son: tiempo de conmutación corto. El tamaño pequeño facilita la integración óptica o la integración optoelectrónica; las desventajas son una gran pérdida de inserción y un bajo aislamiento;
Multiplexor por división de longitud de onda
El método de comunicación para transmitir varias señales ópticas de diferentes longitudes de onda simultáneamente en una fibra óptica es la multiplexación por división de longitud de onda utilizando tecnología de multiplexación por división de longitud de onda, siempre que se agregue un. Con una pequeña cantidad de equipos de multiplexación y demultiplexación en el extremo transmisor y receptor, la capacidad de transmisión de la fibra óptica se puede aumentar considerablemente y se pueden mejorar los beneficios económicos. Para cables ópticos ya tendidos, el uso de la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda también puede lograr una transmisión multiplex, lo que puede reducir los costos y ampliar la capacidad. El multiplexor por división de longitud de onda desempeña la función de multiplexación y demultiplexación en la ruta óptica. Recopila (multiplexa) señales ópticas de diferentes longitudes de onda en una fibra óptica para su transmisión. Cuando llega al extremo receptor, multiplexa las señales ópticas transmitidas por la fibra óptica. La señal óptica se separa nuevamente (división de longitud de onda). Según diferentes principios espectroscópicos, los multiplexores por división de longitud de onda se pueden dividir en tres tipos: tipo dendrita, modelo de interferencia y tipo de rejilla de difracción. La mayoría de los productos actualmente en el mercado son del tipo de rejilla de difracción. Los principales indicadores de los multiplexores por división de longitud de onda incluyen la pérdida de inserción, la pérdida por diafonía, el espaciado de longitudes de onda y el número de canales de multiplexación. La pérdida de inserción se refiere a la pérdida de potencia óptica causada por el uso de multiplexores por división de longitud de onda, que generalmente ronda entre 1 y 5 dB. La pérdida por diafonía representa qué tan bien un multiplexor por división de longitud de onda separa las longitudes de onda. Cuanto mayor sea la pérdida por diafonía, mejor y debería ser superior a 20 dB.
Terminal de cableado del conector
Dado que la longitud de cada cable óptico es en su mayoría inferior a 2,5 km, es necesario conectar cables ópticos al conectar cables ópticos de larga distancia para garantizar la calidad. Resistencia de la conexión y adaptabilidad en diversos entornos. En caso de uso, se debe instalar una caja de conexiones. La caja de conectores ópticos se puede utilizar para sellado e impermeabilización. Puede instalarse horizontal o verticalmente. Para garantizar la resistencia de la conexión, primero se refuerzan alambres de acero entre una sección de cables ópticos de conexión y luego cada fibra óptica fusionada se dispone en capas mediante placas enchufables. Para una salida de cable óptico, seleccione una caja de conector 1*1. Si es una entrada de cable óptico y una salida de cable óptico N, seleccione una caja de conector 1*N. Cuando el número de núcleos de cable de fibra óptica supera los 16 pares, debe especificar cuántos cables ópticos de núcleo hay al realizar el pedido para que se puedan agregar internamente fundas termorretráctiles de fibra óptica y bandejas de fibra óptica.
Cuando los cables ópticos con más de 16 núcleos ingresan a la habitación y se distribuyen a diferentes dispositivos, es necesario instalar una caja de distribución óptica. La caja de distribución óptica tiene juntas móviles, bridas y divisores ópticos, que pueden. Ambos fijan los cables ópticos y también se pueden utilizar para conectar equipos ópticos.
Cuando los cables ópticos de menos de 16 núcleos ingresan a la habitación y se asignan a diferentes dispositivos, se puede instalar una caja de terminales ópticas. Un extremo de la caja de terminales ópticas se conecta al cable óptico exterior y el otro extremo. se ramifica con varios pigtails conectados al equipo óptico.