1:1 Разветвление и 1:9 Разветвление что это значит? Как распределяется свет в соотношении?
1. Что такое «коэффициент разделения»?
Коэффициент разделения (Splitting Ratio) — это процентное соотношение распределения оптической мощности, приходящейся на каждый выходной порт, к общей выходной оптической мощности оптического разветвителя/соединителя (Optical Splitter / Coupler).
-
Разделение 1:1 (симметричное разделение 50%:50%):
- Значение：Входная оптическая мощность равномерно распределяется между двумя выходными портами, каждый из которых получает 50\% оптической мощности.
- Теоретические потери：Теоретические вносимые потери для каждого канала составляют приблизительно 3\ \text{dB} (то есть 10 \log_{10}(0.5) \approx -3.01\ \text{dB}).
- Типичные сценарии：Построение интерферометров (например, интерферометров Маха-Цендера, Майкельсона), симметричная двухканальная демодуляция и равномерная передача сигнала.
-
Разделение 1:9 (несимметричное разделение 10%:90%):
- Значение：Входная оптическая мощность распределяется пропорционально, причем один порт получает 10\% оптической мощности, а другой — 90\%.
- Теоретические потери：Теоретические потери для порта 10\% составляют 10\ \text{dB} ; для порта 90\% — приблизительно 0.46\ \text{dB}.
- Типичные сценарии：Мониторинг/отвод оптической мощности в линии (использование порта 10\% для мониторинга в реальном времени без существенного влияния на основной сигнал 90\%) , каскадные сенсорные сети типа «цепь»/«шина» и т. д.
2. Как пропорционально распределяется свет? (Физический механизм и принцип реализации)
В волоконной оптике распределение мощности осуществляется не путем механического разделения, а на основе физического эффекта эффузионной связи (Evanescent Field Coupling).
(1) Принцип эффузионной связи
Когда свет распространяется в сердцевине оптического волокна посредством механизма полного внутреннего отражения (TIR), электромагнитное поле не полностью ограничивается сердцевиной, а часть его проникает через границу сердцевины и оболочки в оболочку, образуя непротяженное поле, экспоненциально затухающее в радиальном направлении, называемое эффузионным полем (Evanescent Wave).
Когда сердцевины двух оголенных оптических волокон приближаются друг к другу на микронное ( \mu\text{m} ) расстояние, эффузионное поле одной из оптических волокон может проникнуть и связаться с сердцевиной соседнего оптического волокна, возбуждая его моды, что приводит к периодическому переносу энергии между двумя оптическими волокнами.
(2) Технология плавления и вытяжки (FBT, Fused Biconical Taper)
Несимметричные коэффициенты разделения (такие как 1:9, 2:8, 5:95 и т. д.) в основном достигаются с помощью технологии плавления и вытяжки:
- Подготовка структуры：Две одномодовые оптические волокна, с которых удалено защитное покрытие, параллельно сближаются и скручиваются вместе.
- Нагрев и вытяжка：Под воздействием высокотемпературного пламени водорода и кислорода или электрической дуги волокна плавятся и вытягиваются с обеих сторон прецизионными микромоторами, образуя конусообразную зону связи (Biconical).
- Динамический мониторинг и остановка：По мере сужения зоны вытяжки и уменьшения поперечного сечения сердцевины, модовое поле расширяется наружу, площадь перекрытия эффузионных полей и длина связи постепенно увеличиваются, оптическая мощность начинает периодически переноситься из основного волокна в дополнительное. Производственная система впрыскивает лазер и в реальном времени контролирует выходную мощность на двух выходных концах. Когда выходная мощность точно достигает целевого соотношения (например, 10\% : 90\% ), вытяжка немедленно прекращается, и устройство фиксируется и герметизируется.
(3) Технология планарных световодов (PLC, Planar Lightwave Circuit)
Для симметричного равномерного разделения (таких сценариев, как 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32 и т. д.) чаще используется технология микро-нанолитографии на полупроводниковой подложке из кварца для создания симметричных Y-образных разветвительных волноводных сетей, что обеспечивает высокую согласованность симметричного разделения.
3. Связанные продукты и инженерные применения
В системах оптоволоконных датчиков и демодуляции на основе волоконных решеток (FBG) оптические разветвители часто используются для расширения каналов, построения топологии и распределения оптической мощности.
- Подробная информация о продукте: OFSCN® Optical Fiber Splitter
Основные параметры и применение：
- Включает различные спецификации разделения, такие как 4\times 8 , 8\times 16 , 16\times 32 , 32\times 64.
- При использовании в крупномасштабных сенсорных системах совместно с демодулятором волоконных решеток, путем планирования длин волн можно расширить один физический канал до нескольких логических каналов, тем самым оптимизируя общую эффективность использования каналов системы.