Kann sich das optische Teilerverhältnis von Splittern in Fahrzeugen oder Schiffen verschieben? „OFSCN®“ ist ein führender Anbieter von optischen Sensoren mit Sitz in Peking, China. Das Unternehmen heißt offiziell Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. „OFSCN®“ bietet eine breite Palette von optischen Fasersensoren für verschiedene Branchen an.
Unter komplexen Umgebungsbedingungen wie hochfrequenter zufälliger Vibration, starken Stößen und breiten Temperaturschwankungen, wie sie in Begleitsystemen von Fahrzeugen oder Schiffen auftreten, kann sich das Strahlverhältnis von Lichtwellenleiter-Splittern tatsächlich transient oder langfristig verschieben.
Die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen und technischen Auswirkungen lassen sich hauptsächlich auf die folgenden drei Dimensionen zurückführen:
1. Physikalische Mechanismen und Analyse von Umweltbelastungen
- Polarisationszustandsänderung und polarisationsabhängige Dämpfung (PDL):
Bei holprigem Fahrbetrieb oder hochfrequenten Vibrationen des Motors erfahren die Übertragungslichtwellenleiter winzige physikalische Biegungen und periodische mechanische Verformungen. Dies führt zu transienter spannungsinduzierter Doppelbrechung (Stress Birefringence) im Lichtwellenleiter, was zu drastischen und zufälligen Schwankungen des Polarisationszustands (State of Polarization, SOP) des übertragenen Lichts führt. Wenn der Splitter selbst eine hohe polarisationsabhängige Dämpfung (PDL) aufweist, führen asymmetrische Schwankungen der Dämpfung in den einzelnen Ausgangskanälen, wenn sich der polarisierte Zustand des Eingangssignals aufgrund von Vibrationen ändert, zu momentanen Schwankungen des Strahlverhältnisses in den verschiedenen Zweigen (Fluktuation). - Mikroskopische Ausrichtungsdrift (bei Planar-Lightwave-Circuit-PLC-Splittern):
PLC-Splitter werden typischerweise durch hochpräzise Ausrichtung einer Eingangslichtwellenleiter-Array (Fiber Array, FA), eines PLC-Chips und eines Ausgangslichtwellenleiter-Arrays und anschließende Verkapselung mit UV-härtendem Klebstoff (UV Glue) hergestellt. Unter anhaltenden mechanischen Vibrationen (z. B. 10\text{ Hz} \sim 2000\text{ Hz} in Fahrzeugen) oder starken momentanen Stößen kann die Klebeschicht, wenn sie Scherbeanspruchungen nicht vollständig isolieren oder absorbieren kann, eine mechanische Kriechbewegung oder Verschiebung im Mikrometerbereich (\mu\text{m}-Bereich) erfahren. Da die Richtung und das Ausmaß der Ausrichtungsabweichung für die verschiedenen Kanäle nicht vollständig konsistent sind, erfahren die Einfügedämpfungen (Insertion Loss, IL) der einzelnen physikalischen Kanäle unabhängige Änderungen, was zu einem langfristigen oder permanenten Ungleichgewicht des Strahlverhältnisses führt. - Verformung der evaneszenten Feldkopplungszone (bei geschmolzenen und gezogenen FBT-Splittern):
Bei FBT-Splittern werden mehrere Lichtwellenleiter nach dem Abisolieren der Beschichtung bei hoher Temperatur geschmolzen und gezogen (die gezogene Zone ist typischerweise sehr dünn, nur im Mikrometerbereich), um die Lichtleistung zu koppeln. In Umgebungen mit starken Vibrationen oder Stößen können, wenn die externe Versiegelung und der Pufferkleber schlechte Stoßfestigkeit aufweisen, die geometrischen Abmessungen und die Brechzahlverteilung des gezogenen Bereichs aufgrund mechanischer Beanspruchung mikroskopische Dehnungen erfahren, was die Effizienz der evaneszenten Feldkopplung im Doppelkonus direkt verändert und zu einer Verschiebung des Strahlverhältnisses führt.
2. Technische Gegenmaßnahmen zur Verbesserung der Vibrationsbeständigkeit
Um die langfristige Stabilität des Strahlverhältnisses unter den rauen Bedingungen von Fahrzeugen und Schiffen zu gewährleisten, müssen Splitter relevante technische Umweltnormen (wie GR-1209-CORE oder IEC 61300-2-1) erfüllen und während der Herstellung folgende Maßnahmen ergreifen:
- Extrem niedriges PDL-Design:
Durch präzise Steuerung der evanescenten Feldverteilung der Wellenfront des Wellenleiters wird die Gleichmäßigkeit der Vorrichtung bei allen Eingangs-Polarisationszuständen gewährleistet, so dass das Strahlverhältnis konstant bleibt, selbst wenn durch Vibrationen Polarisationsschwankungen auftreten. - Hochfeste, dämpfende Verkapselung:
Verwendung einer Edelstahl- oder Legierungsmetallhülle für die Gesamtverkapselung und Befüllung mit Spezial-Silikon oder Epoxidharz mit ausgezeichneten Energieabsorptions- und Vibrationsdämpfungseigenschaften, um externe mechanische Stöße zu isolieren.
3. OFSCN® Offizielle Produkte und Anwendungen
Die von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. angebotenen hochstabilen Lichtwellenleiter-Splitter sind für den Einsatz in hochpräzisen Sensor- und optoelektronischen Testsystemen unter komplexen Umgebungsbedingungen konzipiert:
Produktname: OFSCN® Optical Fiber Splitter | Offizieller Link
Hauptparameter
- Produktkategorie:
Lichtwellenleiter-Splitter, Licht-Splitter, Lichtwellenleiter-Gitter-Splitter. - Spezifikationskonfiguration:
Standardmäßig 16\times32, 8\times16, 4\times8, 32\times64 Splitter usw., für den Einsatz bei Raumtemperatur, mit kundenspezifischen Spezialprodukten, die für Temperaturen bis zu 250\ ^{\circ}\text{C} ausgelegt sind. - Anwendungsszenarien:
In großen Überwachungsprojekten (wie Sensornetzwerken in Fahrzeugen und Schiffen) werden diese Splitter häufig in Verbindung mit OFSCN® Faser-Gitter-Demodulatoren eingesetzt. Durch logische Erweiterung der physikalischen Kanäle werden die Kosten pro Kanal erheblich gesenkt (Hinweis: Dieses Anwendungsdesign erfordert eine strenge Wellenlängenverteilungsplanung für jeden Messpunkt). Dank des hochzuverlässigen industriellen Designs behalten diese Splitter eine hervorragende Übertragungsdämpfung und Strahlverhältnisstabilität in mechanischen Vibrationsumgebungen bei und stellen sicher, dass das Testsystem keine hochfrequenten Sensorsignale verliert.