光纤光路分配器

什么是光纤旋转器？

光纤旋转器是一种具有三或四个端口的光学设备，它以非互易的方式将光信号从输入端口引导到输出端口。例如，使用四端口旋转器时，通过端口1引入的信号将通过端口2输出，而通过端口2引入的信号将通过端口3输出。同样，通过端口3引入的信号将通过端口4输出，而通过端口4引入的信号将通过端口1输出。

光纤旋转器用于分离在光纤中以相反方向移动的光信号。这种设计使得在单根光纤上实现双向传输成为可能。由于其卓越的输入和反射光功率隔离能力，以及低插入损耗，这些设备在先进的通信系统和光纤传感器应用中得到了广泛应用。

光学旋转器被归类为非互易光学设备，这意味着穿过设备的光的特性在光以相反方向通过时不会被逆转。只有在外部磁场等因素扰动系统对称性时，这种情况才会发生。另一种非互易光学设备是法拉第旋转器，可以利用法拉第旋转器构建光学旋转器。

双向传输系统中的光学旋转器

在双向系统中，光学旋转器在路由进出信号时起着重要作用，确保信号不受干扰或损失。典型的配置涉及两个旋转器和一根光纤。输入信号通过第一个旋转器的端口1输入，并被引导到端口2。从这里，信号通过光纤传输到第二个旋转器的端口2。然后，输出信号被引导到第二个旋转器的端口3。旋转器的非互易特性确保进出信号能够分别被引导到各自的端口，而不会相互干扰。这种旋转器和光纤的配置允许高效的双向传输，避免信号损失或干扰。

带有反射式掺铒光纤放大器的光学旋转器

在1550 nm波长下，信号光通过端口1输入系统，在经过端口2时几乎没有损耗。随后，信号光与980 nm波长的泵浦光通过WDM耦合器结合。两种光随后被送入掺铒光纤中进行放大。信号和残余泵浦光通过镜子反射，再次通过掺铒光纤，从而进一步放大信号。在WDM耦合器中，1550 nm的信号光通过，而980 nm的泵浦光被引导到泵浦激光器（并被内置的隔离器吸收）。最后，信号光通过旋转器引导到端口3。

通过在掺铒光纤中进行双重传输，所需光纤的长度得以减少。此外，未使用的泵浦功率被重复利用，以提升泵浦效率。

光学旋转器的类型

依赖偏振的旋转器：依赖偏振的旋转器是一种仅在特定偏振状态下有效工作的设备。普通光纤由于其缺陷并不能保持光的偏振状态，从而限制了依赖偏振旋转器的应用。这些设备用于某些应用，如卫星间的自由空间通信和光学传感。此外，其他设备如光学调制器和非互易设备也表现出依赖偏振特性，导致光纤的耦合效率降低。

独立偏振旋转器：独立偏振旋转器是必要的，以提升从光纤传输的光功率，因为光通常具有不同的偏振分量。与依赖偏振旋转器不同，这些设备独立于光的偏振状态工作。采用铁氧体材料的四端口独立偏振旋转器设计旨在实现更低的损耗和更高的光效率。

通过适当选择输入和输出端口的尺寸、连接区域的大小，以及旋转器中心的铁氧体材料的形状和尺寸，电磁波能够在四端口铁氧体光学旋转器中朝所需方向传播。独立偏振旋转器在光纤电信网络中得到了广泛应用。

全旋转器：全旋转器是一种允许光通过所有端口形成完整循环的设备。这意味着来自最后一个端口的光会传输回第一个端口，完成一个完整的循环。通过结合磁场和波导来建立圆形传输路径。全旋转器在各种应用中都很有用，包括光通信系统和雷达系统。它们能够高效路由信号，并减少对额外光学组件的需求。

准旋转器：准旋转器是一种允许光依次通过所有端口的设备，但与全旋转器不同，来自最后一个端口的光会损失，无法传输回第一个端口。这是由于缺乏旋转器的圆形传输路径，通常通过磁场和波导建立。准旋转器用于各种应用，如光纤传感器和测量系统。

光学旋转器的应用

电信系统使用光学旋转器来提高现有网络的传输能力。通过简单的方法将双向传输系统的容量加倍，即可集成光学旋转器。这些设备还用于从反射装置中提取光信号。与镜子结合时，它们可以有效地在双重传输中传输光元素，从而提高反射掺铒光纤放大器（EDFA）的效率。

光学旋转器还用于添加-删除复用，以添加或删除波长。光学旋转器应用于光纤传感器、双向泵浦、双向信号传输系统，以及耦合在线色散装置。