Como esses dispositivos baseados em tecnologia de chip conseguem realizar a divisão espectral de 1x32 ou mais canais?
Os divisores PLC (Planar Lightwave Circuit) conseguem implementar a divisão de luz de 1 \times 32, 1 \times 64 ou até mesmo um número maior de vias em um chip extremamente pequeno, o núcleo está em sua adoção de um processo de fabricação de micro-nano integração semelhante à fabricação de semicondutores. Suas implementações físicas e princípios técnicos são os seguintes:
1. Tecnologia de Guias de Onda Integrados Planos Micro-Nano (Planar Waveguide Technology)
Diferente do processo tradicional de FBT (Fiber Bragg Grating) (que depende do estiramento físico de duas ou mais fibras ópticas e acoplamento por fusão), os divisores PLC utilizam tecnologia de fotolitografia de semicondutores para depositar e gravar com precisão camadas de guia de onda dopadas com dióxido de silício (\text{SiO}_2) em substratos de silício (Si) ou quartzo de alta pureza.
- Os guias de onda gravados têm dimensões geometricamente compatíveis com o núcleo da fibra óptica monomodo (aproximadamente 9\ \mu\text{m}). Sinais ópticos podem ser conduzidos e divididos com perda de meio extremamente baixa nesses “tubos” minúsculos.
2. Estrutura de Divisão em Y em Cascata Multinível de 1 \times 2 (Cascaded Y-junctions)
Dentro do chip, a divisão de luz não é feita diretamente em 32 vias de uma vez, mas sim através de divisões físicas sucessivas por dois, usando divisores em forma de Y com casamento de impedância (Y-junctions), em um espaço extremamente pequeno.
- Um divisor de 1 \times 32 é, na verdade, formado por 5 níveis ( 2^5 = 32 ) de divisões em Y de 1 \times 2 em cascata no chip.
- Devido ao processamento por fotolitografia, essas cinco etapas de divisões em cascata podem ser integradas de forma compacta em um único chip com poucos milímetros a dezenas de milímetros de comprimento e largura, um tamanho físico que o processo comum de estiramento de fibra óptica é incapaz de alcançar.
3. Alta Consistência e Excelentes Características Ópticas
- Excelente Uniformidade (Uniformity): Se fosse usado o estiramento por fusão, a fabricação de divisores com muitos canais exigiria a fusão e emenda manual ou mecânica de múltiplos acopladores 1 \times 2. O acúmulo de erros levaria a uma distribuição de luz extremamente desigual entre os canais. No entanto, como os chips PLC utilizam fotolitografia integrada de peça única, sua simetria geométrica atinge o nível nanométrico, garantindo que a distribuição de energia luminosa nas 32 portas de saída seja extremamente uniforme, com perdas de inserção consistentes e perda dependente de polarização (PDL) extremamente baixa.
- Ampla Banda de Operação: O design PLC pode suportar naturalmente uma janela de operação extremamente ampla (geralmente cobrindo 1260\ \text{nm} \sim 1650\ \text{nm} ), compatível com aplicações de comunicação óptica e sensoriamento óptico multibanda.
Produtos Relacionados à OFSCN® e Aplicações em Sensoriamento de Rede de Fibra de Vidro (FBG)
Na linha de produtos principais da Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), oferecemos produtos auxiliares de divisores ópticos de grau industrial e alta confiabilidade:
Principais Indicadores Técnicos
- Especificações Padrão: Incluem convencionalmente divisores de 16 \times 32, divisores de 8 \times 16, divisores de 4 \times 8, divisores de 32 \times 64, etc.
- Personalização de Temperatura: Os produtos são projetados por padrão para ambientes de temperatura ambiente, mas divisores de alta temperatura com resistência de até 250^\circ\text{C} podem ser personalizados para ambientes industriais especiais.
Aplicações Inovadoras em Sistemas de Demodulação de Rede de Fibra de Vidro
Em projetos de sensoriamento de fibra óptica de grande escala, os divisores ópticos OFSCN® são usados principalmente como “dispositivos de expansão de canal físico” em conjunto com o OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator:
- Reutilização da Arquitetura do Sistema: Através de um planejamento de comprimento de onda rigoroso e científico, um canal físico do interrogador pode ser logicamente expandido para dois ou três ramais físicos (ainda tratados como um único canal dentro do interrogador).
- Vantagens de Aplicação: Este esquema de uso aumenta significativamente o número de pontos de sensor de rede de fibra de vidro (FBG) que podem ser conectados a um único interrogador, sem comprometer a alta frequência de amostragem e a resolução de comprimento de onda do sistema, reduzindo drasticamente o custo de hardware por ponto de medição em projetos de grande escala.