Acopladores e Divisores Seletivos de Comprimento de Onda
Acopladores seletivos de comprimento de onda (ou divisores) são usados para combinar ou dividir a luz de diferentes comprimentos de onda com perda mínima. A luz de dois comprimentos de onda diferentes em diferentes fibras de entrada pode ser mesclada (combinada) na mesma fibra de saída. Na direção reversa, a luz de dois comprimentos de onda diferentes na mesma fibra pode ser dividida de modo que um comprimento de onda vá para uma fibra de saída e o outro comprimento de onda seja transmitido para a outra fibra de saída. O processo pode ser realizado com muito pouca perda.
Como o comprimento do acoplamento é dependente do comprimento de onda, o deslocamento de energia entre os dois guias de onda paralelos ocorrerá em diferentes locais ao longo do acoplador para diferentes comprimentos de onda. Tudo o que precisamos fazer é escolher cuidadosamente o comprimento do acoplamento e podemos providenciar a combinação ou divisão do comprimento de onda livre de perda. Essas funções são mostradas na figura abaixo. O gráfico de transferência de potência mostra como a entrada de energia em uma das fibras se move para frente e para trás entre os dois guias de onda. O período do turno é diferente para os dois comprimentos de onda diferentes. Assim, na seção da esquerda do diagrama (combinando comprimentos de onda), haverá um lugar no acoplador onde toda a luz estará em apenas uma guia de onda. Se fizermos o acoplador exatamente com este comprimento, então os sinais foram combinados. No lado direito do diagrama, o processo inverso é mostrado onde dois comprimentos de onda diferentes chegam na mesma fibra de entrada. Em um determinado ponto abaixo do acoplador, os comprimentos de onda estarão em guias de onda diferentes, então, se fizermos isso o comprimento do acoplamento, então separamos os comprimentos de onda exatamente. Na verdade, ambos os processos descritos acima são realizados no mesmo acoplador - o processo é bidirecional (BiDi). Assim, o acoplador à esquerda pode operar na direção oposta e se tornar um divisor e o divisor à direita pode operar na direção oposta e se tornar um acoplador (combinador). Observe que cada acoplador ou divisor deve ser projetado para os comprimentos de onda específicos a serem usados.
Dispositivos comerciais deste tipo estão normalmente disponíveis e são muito eficientes. A perda de inserção citada é geralmente entre 1,2 e 1,5 dB e a separação do canal é citada como melhor que 40 dB. Acopladores ou divisores “achatados de comprimento de onda” deste tipo operam em uma faixa bastante larga de comprimentos de onda. Isso é um dispositivo dado que pode permitir a entrada em uma faixa de comprimentos de onda na banda de 1310 nm até 50 nm de largura e uma faixa de comprimentos de onda na banda de 1550 nm até 50 nm de largura.
Entrada de Potência para um EDFA
No lado esquerdo da figura, vemos um exemplo de acoplamento de dois comprimentos de onda diferentes na mesma fibra de saída. Na entrada de um EDFA, você deseja misturar a luz de sinal de entrada (nível baixo) com a luz (alto nível) da bomba. Normalmente, a luz de sinal será em torno de 1550 nm e a bomba será de 980 nm. Neste caso, é possível escolher um comprimento de acoplamento de modo que 100% da luz de sinal e 100% da luz da bomba deixem a mesma fibra. Uma grande vantagem disso é que há muito pouca perda de potência de sinal nesse processo.
Dividindo Comprimentos de Onda para Sistemas CWDM
No lado direito da figura, mostramos um exemplo de demultiplexação CWDM. Um fluxo de comprimento de onda misto com um sinal em cada uma das bandas de 1300 e 1550 nm é separado nos seus comprimentos de onda de dois componentes. Um sistema CWDM como este pode ser usado em um sistema para distribuir serviços CATV e VOD avançados para pessoas em suas casas. Uma corrente de sinal pode ser transportada a 1310 nm e a outra a 1550 nm. Um acoplador ressonante é mostrado aqui operando como um divisor separando os dois comprimentos de onda. Observe que um divisor idêntico também pode ser usado para combinar os dois comprimentos de onda com muito pouca perda.
Adicionando o canal de gerenciamento em sistemas DWDM
Nos sistemas DWDM, onde muitos canais são transportados na faixa de 1550 nm, muitas vezes há a necessidade de transportar um canal adicional de taxa relativamente lenta para propósitos de gerenciamento. Uma maneira conveniente de fazer isso é enviar as informações de gerenciamento na faixa de 1310 nm e o fluxo DWDM misto na banda de 1550. Acopladores seletivos de comprimento de onda são comumente usados para essa finalidade. Um sinal de gerenciamento (um único comprimento de onda) na banda 1310 é acoplado a uma fibra que transporta muitos comprimentos de onda entre 1540 nm e 1560 nm. Outro dispositivo similar (divisor seletivo de comprimento de onda) é usado para separar os sinais na outra extremidade do link.