Fiberoptik - denna term betyder
Fiberoptiska enheter inkluderar lasrar , förstärkare, multiplexorer , demultiplexorer och ett antal andra. Fiberoptiska komponenter inkluderar isolatorer, speglar, kontakter, splitters etc. Grunden för en fiberoptisk enhet är dess optiska krets - en uppsättning fiberoptiska komponenter anslutna i en viss sekvens. Optiska kretsar kan vara slutna eller öppna, med eller utan återkoppling.
Figur 1 visar det enklaste schemat för en fiberoptisk laser. Bokstäverna indikerar: A - aktiv fiber , D - pumpdiod , M1 och M2 - speglar. Som i fallet med konventionella lasrar har vi här en resonator med ett aktivt medium, bildat av en aktiv fiber och speglar. Speglar ger feedback. En av speglarna kan ha 100% reflektion. Då kommer strålningen bara ut från den motsatta änden av resonatorn. Det kan finnas flera pumpdioder, och de kan vara placerade på olika sidor av resonatorn.
Figur 2 visar den enklaste fiberoptiska förstärkarkretsen . Det liknar laserkretsen, med det enda undantaget att speglarna ersätts av isolatorer för att undertrycka återkoppling. Isolatorer tillåter ljus att passera i endast en riktning.
En spegel är en komponent som reflekterar strålning av en viss frekvens med en viss reflektionskoefficient . Filtret i sin tur släpper igenom strålning av en viss frekvens, vanligtvis i ett smalt frekvensområde, och absorberar eller sprider resten av strålningen. För tillverkning av speglar och filter används diffraktionsgitter , avsatta på fiberkärnsektionen. En analog av slaget utförs av ultraviolett belysning, vilket ändrar fiberns egenskaper vid bestrålningspunkten. Samma diffraktionsgitter för olika signalfrekvenser kommer att vara antingen en spegel eller ett filter. På basis av långtidsfibergitter kan bredbandsfilter skapas som absorberar i ett visst våglängdsområde.
De är två parallella fibrer, utan mantel och i kontakt med varandra. Kontakten och fixeringen av fibrerna uppnås vid höga temperaturer - över fiberns smältpunkt. Således smälts sektioner av fibrerna samman. Beroende på längden på den gemensamma sektionen, som ett resultat av våginterferens, är det möjligt att erhålla ett godtyckligt uppdelningsförhållande av utsignalen över två utgående fibrer.
Combiners och splitters kan också baseras på mikrooptiska element, inklusive mikrolinser och delvis transparenta speglar med en given delningsfaktor.
Design från 1980-talet är kända. med polerad till en ljusledande kärna och mekaniskt anslutna fibrer. Legerade är dock de vanligaste.
En fiber som kan förstärka eller generera en signal med en specifik frekvens. Detta uppnås genom att införa sällsynta jordartsmetaller i kvartsfibern, beroende på vilken förstärkningsfrekvens som krävs. Således ger ytterbium ( Yb ) föroreningar förstärkning vid en våglängd av 1,06 µm och erbium ( Er ) vid en våglängd av 1,5 µm. Amplifieringstoppen bestäms av genomskinlighetstoppen för en speciell förorening.
En fiber som inte har förstärkningsegenskaper. Används för att ansluta fiberoptiska komponenter till varandra, samt för att vid behov öka den optiska kretsens totala längd.
Som i fallet med konventionella lasrar är pumpning av det aktiva mediet nödvändigt för att starta förstärkning och generering. Halvledarlaserdioder används för att pumpa aktiva fibrer. Vid utgången av halvledarkristallen kollimeras laserstrålen och injiceras i fibern. Valet av pumpdiodernas våglängd beror på absorptionstopparna för aktiva fibrer, som faller på smala intervall i områdena 0,81 μm, 0,98 μm och 1,48 μm. För ytterbiumfibrer är pumpningen mest effektiv i intervallet 0,95–0,98 μm.
Om man tittar på förhållandet mellan pump- och signalvåglängder kan man bestämma den maximala möjliga effektiviteten hos lasrar och förstärkare. För ytterbiumfibrer blir det 0,95: 1,06 = 90 %. I praktiken är effektiviteten naturligtvis lägre.