什么叫光纤耦合器
光纤耦合器:略谈它的定义、种类和应用
光纤耦合器(Fiber Optic Couplers)是指利用光纤实现信号的加/分/合/分配或转换时所用到的器件,同时也是光纤光电器件中最为基础的器件之一。它的发明极大地推动了光纤通信技术的发展。本文将从以下三个方面对光纤耦合器进行介绍:定义、种类和应用。
光纤耦合器的定义
概念
光纤耦合器又称偏振耦合器,在光纤通信系统和光纤测量系统中广泛应用。它是指利用光纤对光信号进行加、分、合、分配或转换时所用的器件。主要用于实现不同光纤端之间的耦合,通过单条或多条光纤之间的光信号传输,满足数据传输、光声导频、光波导、光降噪、光学成像、光学传感和实验室用途等多种应用。
原理构成
光纤耦合器的原理是利用光纤的耦合效应,在多根单模光纤或多模光纤与单根单模光纤之间实现光功率的分配或转换。偏振光束分束耦合器和Fused Biconical Taper光纤聚散器等光学元件广泛应用于光纤耦合器中。
特点
光纤耦合器具有产品设计成本低、运行寿命长、稳定性强、方便安装维护等特点。由于光纤耦合器中大部分是定向传输的单模光纤,因此可以实现纤芯对纤芯的直接对接,大大提高了传输效率。产品的高度可靠性和一定的环境适应性,也是光纤耦合器广泛应用的原因之一。
光纤耦合器的种类
光纤耦合器的种类主要包括分光器(Splitter)、集成全息耦合器(IHC)、多模PMF耦合器和三芯耦合器等,下面将分别进行阐述:
分光器
分光器是光纤耦合器中最为基础的器件之一,功能主要是将信号分成几个带相同比例的光路中传输,一般用于光纤通信中分光器的应用。分光器按照它们的结构分为两大类:光纤树状结构的放大分光器,以及在半导体材料上制造的阵列波导分光器。
集成全息耦合器
集成全息耦合器是基于全息光栅技术的光纤耦合器,其结构比较特殊,具有重量小、交叉干扰小、光损耗小、频响零漂小等优点。主要包括均匀全息耦合器、正交全息耦合器、垂直循环全息耦合器等多种类型。
多模PMF耦合器
多模PMF耦合器采用不同波段范围的光纤材料,利用多模光纤进行光束的扩散。在波长范围和操作带宽上具有较优的性能和更高的灵活性。
三芯耦合器
三芯耦合器中的三条光纤,在同一连接端口可以实现最大的光路交叉,实现三路光纤之间的交叉传输。三芯耦合器在某些应用场合中比较常见,例如在机器人视觉系统、偏振变换器、干涉仪等领域应用中。
光纤耦合器的应用
光纤耦合器在光学领域的应用十分广泛,主要集中在光通信、光传感、制造业、医疗器械、安防系统等方面。
光通信
光纤耦合器作为光纤通信的重要组成部分,在光纤通信的各个环节中都有应用。光纤耦合器主要应用于光纤通信系统的分光器、合波器、增益调节器、光学开关、互联等方面。
光传感
光纤耦合器在传感器应用中的主要功能是将光传感器的光信号收集并输出。具有非接触化、高精度、快速响应等优点,主要应用于油压、电磁信号、变温、变形、变化等各种物理量的检测。
制造业
在制造业中,光纤耦合器主要是将光相互耦合后,将光传到光源中进行加工。利用光纤耦合器的性能特点,可以实现光纤激光切割机、光学成像系统、三维打印、检测仪器、光芯片制作等制造业中的离线加工与在线加工等应用。
医疗器械
在医疗器械中,光纤耦合器主要应用于手术器械、诊断仪器、可视化系统、扫描仪等领域。利用光纤耦合器可实现医疗图像数据的传输和处理、激光手术等功能。
安防系
在安防系统中,光纤耦合器主要用于光纤传输监控视频图像信号。光纤耦合器具有信号质量好、抗干扰能力强、信息传输距离远等特点,能够满足建筑物中对于室内室外视频监控信号的传输需求。
光纤耦合器是光纤光电器件中最为基础的器件之一,是现代光学和光通信技术中不可或缺的器件。由于其在各个领域的优势,它的应用前景也越来越广泛,并且在未来的光学和光通信领域中,光纤耦合器必将发挥出越来越重要的角色。