光通信における光サーキュレータとは?

光サーキュレータは、非相反性を持つマルチポート光デバイスです。これは、ファラデー効果による光信号の非相反偏光に基づいています。任意のポートから光信号が入力されると、次のポートから非常に低い損失で順次出力できますが、このポートから他のすべてのポートへの損失は非常に大きいため、これらのポートは互いに通信していません。

つまり、光サーキュレータは、ポートに入る光が次のポートから出るように設計された 3 ポートまたは 4 ポートの光デバイスです。光がポート 1 に入ると、ポート 2 から放出されますが、放出された光の一部が反射してサーキュレータに戻る場合、光はポート 1 からではなく、ポート 3 から放出されます。サーキュレーター。

光ファイバーサーキュレーターは、光ファイバー内を反対方向に移動する光信号を分離するために使用されます。たとえば、単一のファイバーで双方向伝送を実現します。光サーキュレータは、入力光パワーと反射光パワーの分離が高く、挿入損失が低いため、高度な通信システムや光ファイバーセンサーアプリケーションで広く使用されています。

光サーキュレータは非相反光学系です。つまり、デバイスを通過する光の特性の変化は、光が反対方向に通過しても反転しません。これは、外部磁場などによってシステムの対称性が破られた場合にのみ発生します。ファラデー回転子は、非可逆光学デバイスの別の例であり、実際、ファラデー回転子に基づいて光サーキュレータを構築することが可能です。

構造原理
ファラデー回転子と両側の 2 つの偏光プリズムで構成されています。偏光がファラデー回転子を通過すると、その偏光面は外部磁場の作用で 45°回転します。 2 つの偏光プリズムの光軸が互いに適切な角度に設定されている限り、相互接続された光路の挿入損失は非常に低くなり、切断された光路の分離は非常に大きくなります。

光サーキュレータは、外部磁場の作用下でファラデー回転効果を生成するシングルモードファイバの特性を利用して形成することもできます。偏波無依存光サーキュレータの挿入損失とアイソレーションは、入射光の偏波状態に依存しません。

技術パラメータ
光サーキュレータの技術パラメータには、挿入損失、分離、クロストーク、偏波依存損失 (PDL)、偏波モード分散 (PDM)、反射損失などが含まれます。光の挿入損失、分離、偏波依存損失、偏波モード分散の定義サーキュレータは基本的に光アイソレータと同じですが、光サーキュレータの場合は、隣接する 2 つのポート間の特定のインデックスを指します。