實驗 12: Circulator 的應用與實驗
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許立根 教授 編撰許立根 教授 編撰教育部顧問室光通訊系統教育改進計畫教育部顧問室光通訊系統教育改進計畫 台科大 師大 淡江 東南 萬能台科大 師大 淡江 東南 萬能
實驗 12: Circulator 的應用與實驗
• Circulator 功能與原理介紹• 光纖光柵的功能介紹• Circulator 應用實驗 1. 光纖光柵特性量測實驗 2. 光纖光柵式 OADM 實驗 3. 模擬雙向傳輸實驗
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光纖旋光器 (Optical Circulators)
Device Configuration
Key Components Polarization splitters/combiners Polarization controller/rotator Polarization displacers
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雙折射晶體
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Key Component - Polarization Splitter/Combiner/Displacer -
Birefringent Crystals
• Positive: ne > no (YVO4, TiO2…)
• Negative: ne < no (Calcite, LiNbO3…)
Walk-off
Polarization Splitter/Combiner Polarization Displacer
e-ray
o-ray
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Key Component - Polarization Controller/Rotator -
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Key Component - Polarization Controller/Rotator -
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Circulator 之設計範例
Psplit Pcontrol Displacer Pcontrol Pcombine
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Specifications of Circulator
Specifications Commercial
Insertion Loss < 1 dB
@1530~1560nm
Isolation > 45 dB
(P2 to P1 & P3 to P2)
Directivity > 45 dB
PDL < 0.15 dB
PMD < 0.15 ps
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光纖光柵
• 光纖光柵是一全光纖元件 , 其光纖核心 (core) 有週期性 的折射率變化
• 利用光纖對紫外光 ( 波長為 248 或 244 nm) 的光感性 (Photosensitivity), 在光纖核心中曝照出所須的折射率變 化分布
• 光纖光柵元件之應用有窄頻反射器 (Narrow-band reflect
or
增益平坦化濾波器 (Gain-flattening filters), 色散補償器 (dispersion compensators), 光加取多工器 (OADM)…
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光纖光柵之製作
• 利用 UV 雷射 ( 波長為 248 或 244 nm) 為光源 , 設法形成干涉條紋• 由光纖側邊入射將 UV 干涉條紋曝照在光纖核心上• 應用相位光罩 (Phase mask) 形成干涉條紋 , 可有效降低光學架構 的複雜性
Source: Lucent OFC1999
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布拉格光纖光柵 (Fiber Bragg grating) 的光譜特性
Source : HighWave Technology
是光纖光柵的週期率是光纖的區域等效折射
反射波長
eff
effB
N
N2
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啁啾型光纖光柵 (Chirped FBG) 色散補償器
Sh
ort
Lon
g
週期增加
Cor
e
Cla
ddin
g
是光纖光柵的區域週期率是光纖的區域等效折射
反射波長
eff
effB
N
N2
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量測光纖光柵之反射頻譜實驗
• 步驟 1. 將寬頻光源之輸出端連接至 Circulator 之 Port 1, 再由 Circulator 之 Port 2 連接至光譜分析儀之輸出端
Optical Spectrum Analyzer
BroadbandLight Source
2
Circulator
1 3
熔接點
• 步驟 2. 量測入射光譜 , 並啟動光譜分析儀校正動作
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量測光纖光柵之反射頻譜實驗
• 步驟 3. 將寬頻光源之輸出端連接至 Circulator 之 Port 1, 再由 Circulator 之 Port 2 連接至 FBG filter 輸入端 , 最後由 Circulator 之 Port 3 連接至光譜分析儀之輸出端
• 步驟 4. 量測 FBG filter 之反射頻譜
FBG filter
Optical Spectrum Analyzer
BroadbandLight Source
Circulator
1 3
2
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波長相關色散量測
TunableLaser Modulator
RF SignalSource
DUT Receiver
PhaseComparator
Phase Shift Method
modg f
12
Delay Time Group lativeRe
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波長相關色散量測
• 步驟 1. 將光網路分析儀之 Port 1 連接至 Circulator
之 Port 1, 再由 Circulator 之 Port 2 連接至 FBG filter 輸入端 , 最後由 Circulator 之 Port 3 連接至光網路分析儀之 Port 2.
•步驟 2. 選擇量測穿透訊號 , 量測穿透光之 群時間延遲 (Group Delay)
光網路分析儀(Optical Network Analyzer)
FBG filter
Port 1 Port 2
熔接點Circulator
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光纖光柵式 OADM 實驗
Circulator 1
1
3
2FiberCoupler
1550nmLaser source
1310nmLaser source
Optical Spectrum Analyzer
•步驟 1. 連接光路如下圖 , 量測 Circulator 1 之 Port 2 的輸出光譜 P12()
1
3
2FiberCoupler
1550nmLaser source
1310nmLaser source Optical Spectrum
Analyzer
FBG filter (B=1550nm)Circulator 1
• 步驟 2. 連接光路如下圖 , 量測 Circulator 1 之 Port 3 (Drop Port) 的輸出光譜 P13()
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光纖光柵式 OADM 實驗
• 步驟 3. 比較光譜 P12() 與 P13() 之光訊號分布差異
• 步驟 4. 連接光路如下圖 , 量測 Circulator 2 之 Port 3 的輸出光譜 P23()
3
FiberCoupler
1550nmLaser source
1530nmLaser source
Optical Spectrum Analyzer
FBG filter1 2
Circulator 1
2 3
Circulator 2
1
Drop Port Add Port
• 步驟 5. 比較光譜 P13() 與 P23() 之光訊號分布差異
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光纖光柵式 OADM 實驗
• 步驟 6. 連接光路如下圖 , 量測 Circulator 2 之 Port 3 的輸出光譜 P’23()
3
FiberCoupler
1550nmLaser source
1530nmLaser source
Optical Spectrum Analyzer
FBG filter1 2
Circulator 1 Circulator 2
Drop Port Add Port
2 3
1
• 步驟 5. 比較光譜 P23() 與 P’23() 之光訊號分布差異
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雙向傳輸實驗
3
1 2
Circulator 1 Circulator 2
2 3
1
1550nmLaser source
PowerMeter
3
1 2
Circulator 1 Circulator 2
2 3
1
1550nmLaser source
PowerMeter
• 步驟 1. 連接光路如下圖 , 量測 Circulator 2 之 Port 3 的輸出光功率 P23
• 步驟 2. 連接光路如下圖 , 量測 Circulator 2 之 Port 1 的輸出光功率 P21
• 步驟 3. 計算 Circulator 2 之 輸出光功率比 = 10·log10(P23 / P21)
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雙向傳輸實驗
3
1 2
Circulator 1 Circulator 2
2 3
1 1550nmLaser source
PowerMeter
3
1 2
Circulator 1 Circulator 2
2 3
1 1550nmLaser sourcePower
Meter
• 步驟 4. 連接光路如下圖 , 量測 Circulator 1 之 Port 3 的輸出光功率 P13
• 步驟 5. 連接光路如下圖 , 量測 Circulator 1 之 Port 1 的輸出光功率 P11
•步驟 6. 計算 Circulator 1 之 輸出光功率比 = 10·log10(P13 / P11)