Optik Sirkülatörler

0
21

Optik Sirkülatörler

Optik sirkülatörlerin kullanımı 1990larda başlar ve günümüzde optik haberleşme sistemlerinde kullanılan en önemli unsurlardan biridir. Devrede sinyal yönü ve akışını kontrol eden elektronik komponentler elektronik sirkülatörlerdir. Elektronik sirkülatörün işlevine benzer şekilde bir optik sirkülatör, bir optik fiberde zıt yönde ilerleyen optik sinyalleri ayırmak için kullanılır. Optik sirkülatörler; telekom, medikal ve birçok yerde yaygın bir kullanım alanına sahiptir.

Peki Nedir Optik Sirkülatör?

Optik sirkülatör, ışığı bir optik fiberden diğerine geçirmek için yapılmıştır. Işığın yayılım yönüne dayalı karşılıklı olmayan yönlendirme yapan bir cihazdır. Optik sirkülatörler ve optik izolatörlerin her ikisi de ışığı ileri yönde hareket ettirmek için kullanılabilir. Öte yandan optik izolatörlerde optik sirkülatörlere göre daha fazla ışık enerjisi kaybı vardır. Optik sirkülatörler genellikle üç port içerir; iki port giriş olarak kullanılırken diğeri çıkış portu olarak kullanılır. Bir sinyal port1’den port2’ye doğru iletilir ve diğer sinyal port2’den port1’e iletilir. Çoğu uygulama sadece iki port gerektirir bu nedenle optik sirkülatörler 3.porta gelen herhangi bir ışığı engellemek için yapılabilir.

optik sirkülatör

Optik Sirkülatörler Nasıl Çalışır?

Fiber optik ağlarda optik izolatörler gibi pasif elemanlar, minimum kayıp ile sinyallerin iletilmesi için gereklidir. Fiber optik sistemlerde yaygın olarak kullanılan bir diğer pasif eleman ise optik sirkülatörlerdir. Bu aletler bir porttan diğer bir porta ve sadece tek bir yönde optik sinyalleri iletmek için kullanılır. Bu sayede istenmeyen bir yönde sinyal yayılımı önlenir. Optik sirkülatörler; optik yülselteçler, optik ekleme ve bırakma sistemleri, yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama (DWDM Mux) ağları ve optik zaman domeni refraktometreleri (OTDR’ler) gibi geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.

Sinyal port 1’den port 2’ye, diğer sinyal port2’den port3’e, diğer bir sinyal ise port3’den port1’e iletilebilir.
Optik sirkülatör adını; sinyali port1’den port2’ye, port2’den port3’e, port3’ten port1’e iletebilmesinden dolayı yani sirkülatör görevi görmesinden dolayı almıştır. Pratikte ise bir veya iki port giriş üçüncü port ise çıkış olarak kullanılmaktadır.

optik sirkülatör

Aşağıdaki şekilde görülen optik sirkülatörde, port1’den 1500nm.dalga boyunda zayıf bir optik sinyal port2’ye yönlendirilmiş. Bu zayıf sinyal port2’de 980nm. dalga boyunda bir lazerin gönderilmesiyle güçlendirilmiş ve böylece güçlendirilmiştir ve bu sinyal port2’den port3’e iletilerek port3’ten çıkmıştır.

optik sirkülatörler

Başka bir örnek verecek olursak, optik sirkülatör bozulmuş bir sinyali düzeltmek için kullanılabilir. Bunun için optik sirkülatörün üç portu da kullanılır.

Aşağıdaki şekilde, port1’den gönderilen gecikmeli bozulmuş giriş sinyaline port2’de düzeltici (dağılım dengelemesi yapan) sinyal iletilerek port3’ten gecikmeli düzelmiş çıkış sinyali elde edilir. Yani optik sirkülatör sayesinde bozulmuş bir giriş sinyaline işlem uygulayarak düzeltilmiş bir çıkış sinyali alınabilir.

optik sirkülatör

Optik Sirkülatörün Yapısı

Optik sirkülatör; ışın bölücü polarizör (1), yansıma prizması (2), iki tane çift kırılmalı kristal (3,6), bir Faraday rotatoru (4) ve bir yarım-dalga düzleminden (5) oluşur. Aşağıdaki şekilde (a) port1’den port2’ye yayılımı, (b) ise port2’den port3’e yayılımı gösterir.

optik sirkülatörler

1) Işın bölücü-toplayıcı polarizör (1) : Bu kısım ışını, iki dik polarize ışına ayırır.
2) 2 tane çift kırılmalı kristal (3,6) : Bu kısım, optik eksene 45°de kesilmiş çift kırılma malzemesinin sadece bir bloğudur. Hava-kristal ara yüzüne normal olarak gelen bir ışın, dik polarizasyonun iki ışınına bölünür. Sıradan ışın kırılmaz ve etkilenmeden geçer. Diğeri ise normaline belli bir açıyla kırılır.
3) Faraday rotatoru (4) : Faraday etkisi, Michael Faraday tarafından 1845 yılında keşfedilmiş bir manyeto-optik etkidir. Bir elektromanyetik dalganın polarizasyon düzleminin, bir ışık dalgasının yayılma yönüne paralel uygulanan bir manyetik alanı altında dönmesi durumudur. Faraday etkisinin en önemli özelliği, dönüş yönünün ışığın yayılım yönünden bağımsız olması, yani dönüşün tersine çevrilmemesi. Dönme açısı θ; Faraday malzemesinin türünün, manyetik alanın mukavemetinin ve Faraday maddesinin uzunluğunun bir fonksiyonudur ve şu şekilde ifade edilebilir:

Θ = VBL

Burada V, bir Faraday maddesinin Verdet sabitidir. B manyetik alan kuvveti, ışık dalgasının yayılma yönüne paraleldir ve L Faraday maddesinin uzunluğu Verdet sabiti belirli bir malzemedeki Faraday etkisinin mukavemetidir Büyük bir Verdet sabiti malzemenin güçlü bir Faraday etkisi olduğunu gösterir. Verdet sabiti normalde dalga boyu ve sıcaklık ile değişir. Bu nedenle, bir optik sirkülatör tipik olarak sadece belirli bir dalga boyu bandında işlev görür ve performansı tipik olarak sıcaklık ile değişir. Çalışma dalga boyu aralığına bağlı olarak, optik sirkülatörde farklı Faraday malzemeleri kullanılır.

optik sirkülatör

Şekil (b)’de port2’den giren ışın port3’ten çıkmaktadır. Bu, port1’den giren ışının port2’den çıkmasından farklı olarak işler. Şöyle ki:
1. Port 3’ten giren ışık B bloğunda bölünür.
2. Ters yönde giderken, her iki ışının kutuplaşması değişmez.
3. Birefringent blok (2 tane çift kırılmalı kristal) A, üst ışını değiştirmeden geçirir ancak alttaki ışın parçasını daha da uzaklaştırır.
4. İki ışın daha sonra reflektör prizması ve ışın bölücü-toplayıcı polarizör kullanılarak yeniden birleştirilir.

optik sirkülatörler

Optik sirkülatörün avantajları
• Küçük Paket Boyutu
• Düşük Ekleme Kaybı
• Yüksek Kanal İzolasyonu
• Epoksi içermeyen Optik Yol
• Oldukça Kararlı ve Güvenilir

KAYNAKLAR
http://www.dkphotonics.com/blog/optical-circulator-application-optical-circulator/
http://www.fiber-optic-equipment.com/working-principle-of-optical-circulator.html
http://www.fiber-optic-components.com/category/optical-circulator
https://www.fiberoptics4sale.com/blogs/archive-posts/95044550-what-is-optical-circulator-and-its-applications
https://www.corning.com/opcomm/oem-solutions/worldwide/en/micro-optics-products/micro-optics-components/optical-circulator.html

Henüz Yorum Yok

CEVAPLA