Wie groß ist der Bereich der spektralen Verhältnisänderung, wenn die Temperatur von -40 °C auf +85 °C ansteigt?
Die Temperatur schwankt zwischen -40\ ^\circ\text{C} und +85\ ^\circ\text{C} (dies ist auch der Betriebstemperaturbereich, der für Industriestandards und Telekommunikationsstandards wie Telcordia GR-1209 vorgeschrieben ist). Die Variation des Strahlteilungsverhältnisses (Split Ratio) hängt von der physikalischen Fertigungstechnologie des verwendeten Splitters ab. Derzeit gibt es hauptsächlich zwei Arten auf dem Markt: PLC (Planar Lightwave Circuit) Splitter und FBT (Fused Biconical Taper) Splitter, und ihre thermische Stabilität unterscheidet sich erheblich:
1. PLC Planar Lightwave Circuit Splitter (PLC Splitter)
- Physikalischer Mechanismus: PLC-Splitter verwenden Halbleiterverfahren, um Siliziumwellenleiter auf einem Siliziumsubstrat zu züchten. Da die thermophysikalischen Eigenschaften des Siliziumsubstrats und des Siliziumdioxidmaterials in diesem Temperaturbereich äußerst stabil sind, ist ihre Empfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen extrem gering.
- Änderung des Strahlteilungsverhältnisses und der Dämpfung: Im Temperaturbereich von -40\ ^\circ\text{C} bis +85\ ^\circ\text{C} liegt die temperaturabhängige Dämpfung (TDL, Temperature Dependent Loss) von PLC-Splittern normalerweise bei \le 0,3\ \text{dB} (typischerweise zwischen 0,1\ \text{dB} und 0,2\ \text{dB} ).
- Schwankung des Strahlteilungsverhältnisses: Bei den üblichen gleichmäßigen 1 \times N -Teilungen ist die Temperaturdrift des Strahlteilungsverhältnisses der einzelnen Kanäle minimal, und der Variationsbereich liegt normalerweise innerhalb von \pm 1\% bis \pm 1,5\% . Die Gleichmäßigkeit (Uniformity) zwischen den Mehrkanälen wird im Wesentlichen nicht durch Temperaturänderungen beeinflusst.
2. FBT Fused Biconical Taper Splitter (FBT Splitter)
- Physikalischer Mechanismus: FBT-Splitter werden hergestellt, indem zwei oder mehr Glasfasern verschmolzen und gestreckt werden. Ihr Strahlteilungsverhältnis hängt stark von den physikalischen Abmessungen der Kopplungszone und dem Brechungsindex der Wellenleiter ab. Wenn die Temperatur von -40\ ^\circ\text{C} auf +85\ ^\circ\text{C} ansteigt, verursachen die thermische Ausdehnung des Materials (mechanischer Dehnungseffekt) und der thermisch-optische Effekt von Siliziumdioxid (Änderung des Brechungsindex) aufgrund der Umgebungstemperatur eine Phasenverschiebung in der Kopplungszone, was zu einer Drift des Strahlteilungsverhältnisses führt.
- Variationsbereich des Strahlteilungsverhältnisses: Für gewöhnliche FBT-Splitter ohne spezielle temperaturkompensierte Verkapselung (am Beispiel einer üblichen 50:50 -Gleichverteilung):
- Im gesamten Temperaturbereich von -40\ ^\circ\text{C} bis +85\ ^\circ\text{C} liegt die absolute Drift des Strahlteilungsverhältnisses normalerweise zwischen \pm 2\% und \pm 5\% (z. B. bei extremer Kälte kann das ursprüngliche 50:50 -Strahlteilungsverhältnis auf 45:55 oder sogar 48:52 driften).
- Die entsprechende temperaturabhängige Dämpfung (TDL) schwankt normalerweise zwischen 0,5\ \text{dB} und 1,0\ \text{dB} .
- Hochwertige FBT-Splitter mit spezieller thermischer Expansionskompensationsverkapselung können durch physikalische mechanische Strukturen einen Teil des thermisch-optischen Effekts kompensieren und die Drift des Strahlteilungsverhältnisses über den gesamten Temperaturbereich auf \pm 2\% begrenzen.
In der offiziellen Produktlinie von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. bietet der OFSCN® Optical Fiber Splitter hochwertige optische Splitterlösungen mit hoher Kanalanzahl (wie 16x32, 8x16, 4x8, 32x64 usw.), die eine ausgezeichnete thermische Stabilität über den gesamten Temperaturbereich und eine geringe Einfügedämpfung aufweisen. In großen Ingenieurprojekten wird dieses Gerät häufig in Verbindung mit dem OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator (Faser-Gitter-Demodulator) verwendet, um die logische Erweiterung physischer Kanäle zu ermöglichen (bei strengem Wellenlängendesign wird ein physischer Kanal in mehrere nutzbare Kanäle erweitert), wodurch die Hardwarekosten pro Kanal für Mehrpunkt-Faser-Gitter-Sensor-Systeme effektiv gesenkt werden.
