咱们聊一下光纤耦合器,这东西其实挺有意思的。它是那种不用电的光器件,主要干的活就是把一根光纤里的光信号分发给两根或者更多的光纤,也能把几根光纤里的信号合到一块儿去。这过程都是在物理层面上搞定的,完全不经过什么光电转换,所以信号跑起来损耗小、带宽宽。激光仪器公司卖的那些激光器、探测器、光纤元件器件、相机镜头视觉还有光学系统,你要是想了解更详细的,就打开百度APP直接扫码下载,或者一键打电话问问。 说原理呢,光在光纤里跑主要靠的是全内反射。当把几段光纤的芯子拉长再烧融在一起的时候,外面那层包层就变薄了,这样光场就互相交叉了。这就叫模式耦合,是把能量从一个波导转到另一个波导里的基本机制。 按工作方式分的话,有分支型的还有波分复用型的。分支型最常见的是1×2或者2×2那种结构,主要看分光比,就是看每一路分出来的光功率占总功率的百分比。如果是50:50的比例,两边分得就很平均。这个比例是在做熔融拉锥工艺的时候定下来的,决定了这是个均分器还是非均分器。波分复用型就不一样了,它是按波长来选路的。因为不同波长的光在耦合区的相位匹配条件不一样,它能把1310纳米的光送到一个端口去,把1550纳米的光送到另一个端口去。这时候关键的参数就是插入损耗、隔离度和信道带宽。 评价一个耦合器好不好得看好多方面。第一个就是插入损耗,指的是因为有了这个器件而导致总功率减少了多少,单位用分贝表示,数值越低越好。第二个是附加损耗,这部分是耦合过程本身必然会带来的损失。分光比的一致性也很重要,它衡量的是实际分到各端口的功率和理论比例有没有偏差。回波损耗反映的是器件内部折射率不连续导致的反射程度,反射少的话就不会干扰光源。对于波分复用型的来说隔离度特别关键,它表示特定波长的信号能不能被阻隔在不该去的端口外面。 工作波段得跟系统光源的波段对上才行。常见的有850纳米的多模窗口和1310纳米、1550纳米的单模通信窗口。1550纳米那个因为损耗低特别适合用在长距离的干线通信里。如果选错了波段损失会非常大甚至没法工作。 封装形式直接关系到好不好用和抗不抗造。裸纤式的成本低但是得装在保护盒里用;带连接器的方便插拔但是会多一些连接损耗;模块式的是把耦合器跟别的无源器件集成在一起了,端口密度高又稳定。选的时候就得看是看重安装方便还是要长期稳定了。 在不同的应用场景里对技术规格的要求不一样。像光纤到户的接入网里用得特别多1×N的树形分路器,要求分光比一致且便宜才能给大家分信号平摊了用。这时候一般选PLC平面光波导技术做出来的东西因为精确且好做多路分光。在实验室或者做传感的地方用可调谐的就好一点因为比例能调比较灵活方便做测试和研究。 在光纤激光器合束的时候用的是专门的多模光纤合束器了,这里面最大的难点就是得承受高功率密度了要求附加损耗低还要耐热。材料和工艺是这类器件的硬实力了。 总的来说选耦合器是个系统活儿得从原理出发一层一层地看参数最后还要跟需求对上号才行关键不是单看哪一项指标好不好而是要看光学原理、性能、环境还有成本之间能不能配合得好这才是核心。