2023-02-16 09:10:15, 韵翔光电 江阴韵翔光电技术有限公司
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光纤隔离器实验观测
Thorlabs实验观测: IO-F和IO-H光纤隔离器的隔离和透射属性
图1:IO-H系列与偏振无关的隔离器图示
图2:IO-F系列与偏振无关的隔离器图示
我们在此给出IO-H和IO-F系列的光纤耦合光隔离器的隔离和透射属性的实验室测量结果。一般而言,一个隔离器在两个光束位移偏振片之间使用一个法拉第光旋转器和一个半波片,以隔离背反射。虽然这两个系列的光隔离器对光反馈的隔离度都非常好,但它们是通过不同的几何结构来提供隔离的。因而,两者提供不同的优化性能规格。IO-H系列(见图1)针对某一特定波长下(比如,IO-H-1550APC为1550 nm)的性能进行优化。但是IO-F系列(见图2)设计用作更通用的平台,而且提供多种波段上的定制性能。这些波段由所选择的半波片和准直透镜界定。
该实验采用的激光光源是Thorlabs的TLK-L1550R可调谐激光器套件,它的扫频范围为1505 - 1593 nm。光纤耦合的激光光束通过一个99:1光纤耦合器输入,使TLK激光器的1%的功率被传送到OSA203光谱分析仪,以监测并记录TLK在每个数据点上的中心波长。剩余的功率通过一个50:50光纤耦合器分成50:50的两部分,创造两条光路。一条光路用作参考光路,直接输入积分球中;另一条光路用作测试光路。将隔离器置于测试光路中,再连接到积分球。该实验测试的是IO-H-1550APC和IO-F-1550APC隔离器。测量的是透过率(隔离器正向集成到测试光路)或隔离度(隔离器反向集成到光路)。因为参考光路和测试光路的数据是同时采集的,因此可从OSA提取出准确的透过率或隔离度,以及峰值波长数据。
图3和图4概括了IO-H系列隔离器的测量结果,并将结果与我们网页上的结果进行比较。图3表明,两个被测的IO-H-1550APC隔离器的实际透过率要比网页上的指定值高几个百分点(即,性能超过了规格)。它也显示了由OSA探测器的前窗口片引起的轻微标准具效应。图4详细给出了同一组隔离器的隔离度略有增加,且带宽与网页上的规格相似。图5和图6概括了IO-F系列隔离器的测量结果。两种被测隔离器的透过率比指定透过率都高5%以上,而且还能观察到从内部半波片产生的额外标准具效应。图6表明被测隔离器的隔离度再次高于指定值,而且峰值隔离波长有差异。
图3: IO-H系列的透过率
图4: IO-H系列的隔离度
图5: IO-F系列的透过率
图6: IO-F系列的隔离度
IO-F & IO-H光纤隔离器的隔离和透射特性
• IO-F 系列隔离器提供了一个通用平台来构建各种带宽的隔离器。 由于手动构建,峰值隔离的波长存在一些不确定性,从而导致最低器件性能的宽光谱图。
• IO-H 系列隔离器已针对 1550 nm 的性能进行了优化,从而提供了更能反映器件性能的光谱图。
背景
• 光隔离器可防止背反射重新进入光源,从而保护光源免受光反馈和损坏。
• 法拉第旋转器与半波片结合,位于两个光束位移偏振器之间,可阻挡与输入偏振无关的返回光束。
• 在这里,我们检查了两个光纤耦合光隔离器(IO-F1550APC 和 IO-H-1550APC)的典型性能。
• 需要注意的是,IO-F-1550APC 旨在提供一个通用平台,以在由选择的半波片和准直透镜定义的各种波段上定制性能,而 IO-H-1550APC 旨在提供仅在 1550 nm 处提供最佳隔离。
光隔离器原理
IO-H-1550APC
IO-F-1550APC
实验设计
• TLK-L1550R 可调谐激光器允许使用 Z812 电动执行器和 TDC001 控制器控制和扫描 1505 - 1593 nm(步长为 0.6 - 0.8 nm)的光源。
• 99:1 光纤耦合器将 1% 的光发送到 OSA203B 频谱分析仪,以记录每个数据点的光源中心波长。• 在测试过程中,一个 50:50 的光纤耦合器将光分成两半,将一半的光引导通过被测隔离器,然后进入功率传感器,而另一半则直接耦合到参考功率传感器。
• 在测试之前,隔离器已从系统中移除以校准两个功率传感器。校准用于准确计算隔离器在每个测量波长下的性能。
实验装置
用于测量被测光隔离器的透射和隔离度的实验装置。在隔离器的前向测量提供透射数据,而在反向测量提供隔离数据。
1) 1550 nm 可调谐激光器:TLK-L1550R
2)单模光纤隔离器:IO-H-1550APC
3) 99:1 单模光纤耦合器:10202A-99-APC
4) 1000–2600nm频谱分析仪:OSA203(由OSA203B替代)
5) 单模光纤跳线:P3-SMF28E-FC-1
6) 50:50 单模光纤耦合器:10202A-50-APC
7)单模光纤隔离器:IO-F-1550APC或IO-H-1550APC
8) 800 – 1700 nm 积分球传感器:S144C
9) 双通道电能表:PM320E
结果:IO-F-1550APC
• 透射率图显示了两个单位提供的透射率高于规格 5%。然而,有趣的是注意到跨测量带宽的标准具效应。标准具对应的光学厚度约为 150 μm,这是由零级半波片内的气隙引起的。
• 隔离图显示了测试单元之间的形状和峰值波长的差异。这种差异是在多功能平台内手动对齐半波片的结果。随着旋转的变化,由此产生的延迟会移动隔离峰的中心频率。该隔离器(绿色图)上的宽广的低幅度规格说明了隔离尾部的变化,因为峰值隔离波长偏离了半波片的设计波长。
结果:IO-H-1550APC
• 透射率图显示了两个单元的透射率高于 Web 规格的几个百分比。在该图中可以观察到标准具,但与 IO-F 隔离器相比,其幅度降低。该标准具对应于 300 μm 数量级的光学厚度,这可以归因于 OSA 检测器前面的窗口。
• 隔离图显示的曲线与 IO-F 隔离器相比具有更小的带宽和更小的峰值波长变化,从而提供了与测得的性能几乎相同的规格。性能的一致性是针对电信频段中的单个波长优化和标记的设备的结果。
实验限制
• 测量仅限于每个设备的两个随机选择的单元,以提供一般特性。
• 测量是在被测设备上使用 APC 光纤连接器进行的,这会导致耦合到设备的准确光量存在不确定性。− Web 规格由缩减测量确定,不包括连接器耦合损耗。
• 可调谐激光源的功率和波长变化会在每个数据点的准确波长和校准中产生不确定性。
• 在隔离测量期间,被测设备之前/之后的功率水平相差几个数量级。功率测量的有效数字和检波器本底噪声的差异会在精确的隔离测量中产生不确定性。
概括
• 进行了测量以评估IO-F 和IO-H 系列光隔离器的透射和隔离。
• 实验结果表明:
--IO-F 平台提供了在各种带宽下创建隔离器的多功能性,但手动构建会在隔离的峰值和宽度方面产生一些不确定性。
--IO-H 平台经过优化,专门用于 1550 nm,从而提供与器件性能几乎相同的规格。
• 这些结果表明,Thorlabs 网站上提供的规格图应被解释为隔离器在特定波长下的最低性能。
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