Cable óptico, acopladores y divisores.
Hay muchos tipos diferentes de cable de fibra óptica; como se muestra en la Fig. 1, es posible empaquetar múltiples fibras en un solo cable unibody o en una estructura de cinta o de cordón. Los haces de fibras cuyos extremos están unidos entre sí, rectificados y pulidos pueden formar tubos de luz flexibles. Por supuesto, es posible agrupar las fibras de tal manera que no haya una relación fija entre la ubicación de una fibra de entrada y una fibra de salida; El propósito principal de tales estructuras es conducir la luz de un lugar a otro, para la iluminación como ejemplo; estos a veces se denominan incidentes, para la iluminación como ejemplo; a veces se los denomina paquetes incoherentes, aunque tienen poco que ver con la teoría de la coherencia óptica. Un caso más interesante es cuando las fibras están cuidadosamente dispuestas de modo que ocupen las mismas posiciones relativas en ambos extremos del haz; Se dice que tales paquetes son coherentes. Un paquete coherente de fibra monomodo es capaz de realizar una imagen de alta calidad incluso cuando el paquete es altamente flexible; dichos conjuntos de fibra tienen muchas aplicaciones en sistemas de visión remota y se utilizan en endoscopios de fibra óptica para aplicaciones médicas. No todas las matrices de fibra son flexibles; Se pueden usar haces o mosaicos fusionados y rígidos para reemplazar el vidrio laminado de baja resolución en los tubos de rayos catódicos. Los mosaicos que consisten en cientos o millones de fibras individuales con sus revestimientos fusionados tienen propiedades mecánicas muy parecidas al vidrio homogéneo. Otra aplicación común de los mosaicos es como un acoplador de campo.
Si la imagen formada por un sistema de lentes cae sobre una superficie curva, a menudo es deseable remodelarla en un plano, por ejemplo, para que coincida con una placa de película fotográfica. Un mosaico se puede pintar y pulir en una superficie de extremo para corresponder con los contornos de la imagen, y en la otra superficie para que coincida con la configuración del detector. De manera similar, una lámina de fibras cónicas fusionadas se puede usar para ampliar una imagen o para miniaturizar una imagen, dependiendo de si la luz entra en el extremo más pequeño o más grande de las fibras.
Se han fabricado muchos dispositivos simples, como divisores de fibra óptica, acopladores y combinadores; Las técnicas más comunes incluyen fibra taaperingtapering. También se pueden utilizar otras técnicas de fabricación, incluidas las microópticas y los componentes ópticos integrados; sin embargo, los dispositivos de fibra óptica son particularmente útiles porque pueden insertarse en redes existentes como una pieza más de cable. Uno de los dispositivos más comunes es un divisor de potencia de fibra óptica cónico, a menudo implementado en fibra monomodo. En este proceso, dos fibras de vidrio con sus cubiertas protectoras retiradas se acercan entre sí y son paralelas entre sí, luego se fusionan y estiran utilizando una antorcha o una fuente de calor similar. La luz que se lanza inicialmente en una sola fibra se acoplará parcialmente en la fibra adyacente a medida que se propaga a través de la región cónica. La luz que se propaga en la fibra monomodo no se limita al núcleo, sino que se extiende hacia el revestimiento circundante. En el caso de un cono de fibra, se ha demostrado que la luz que se propaga a través del núcleo de fibra de entrada se transfiere inicialmente a la interfaz de revestimiento a medida que ingresa a la región cónica, luego al modo de revestimiento de núcleo de la fibra adyacente. La luz se transfiere de nuevo a los modos de núcleo a medida que sale de la red cónica. Esto se conoce como un dispositivo de acoplamiento de modo de revestimiento. La luz que se transfiere a un modo de orden superior de la estructura de revestimiento del núcleo se elimina fácilmente mediante el índice de refracción más alto del recubrimiento de fibra, lo que resulta en una atenuación excesiva. El caso más simple de acoplamiento de luz desde el revestimiento de una fibra a otra a través de un estrechamiento fusionado puede describirse en una buena aproximación mediante la ecuación de onda escalar y la teoría de perturbación de primer orden; Si la luz se propaga a lo largo del eje, entonces el intercambio de potencia óptica, p, viene dado por
Donde está la distancia de propagación y el revestimiento, las propiedades del material y la distancia de superposición entre las dos fibras. Aunque esto es solo una aproximación y descuida los términos de orden superior, sí refleja la dependencia sinusoidal de la potencia acoplada en la longitud de onda y la dependencia de la transferencia de potencia en el diámetro del revestimiento y otros efectos. Los acopladores cónicos se pueden usar para separar longitudes de onda usando esta dependencia; Mediante la elección adecuada de la longitud del dispositivo y la relación de reducción, se puede hacer que dos longitudes de onda surjan de dos puertos de salida diferentes. Algunas aplicaciones incluyen filtros para sistemas de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), o señales de multiplexación y haces de bombeo en un amplificador de fibra dopado con erbio. En algunos casos, como Fiber Splicer, es más conveniente eliminar la dependencia de la potencia acoplada en la longitud de onda; Los acopladores acromáticos pueden fabricarse utilizando dos fibras con diferentes constantes de propagación. Estas son conocidas como fibras disímiles; En la mayoría de los casos, las fibras se hacen diferentes cambiando sus diámetros de revestimiento o índices de revestimiento. En este caso, la ecuación anterior para la potencia acoplada debe modificarse y la potencia frente a la distancia no es simplemente sinusoidal, sino que se vuelve mucho más compleja.
También son posibles otros enfoques, como reducir gradualmente el dispositivo de modo que los modos se expandan mucho más allá de los límites del revestimiento, o encapsular las fibras en un tercer material con un índice de refracción diferente. A menudo, es deseable un tercer material con un índice de refacción diferente. A menudo, es deseable reducir varias fibras para que una señal de entrada se divida entre muchas fibras de salida. Normalmente, una sola entrada se divide en salidas, donde la configuración de las fibras en la región cónica afecta la distribución de la potencia de salida; Se debe tener cuidado para lograr una distribución de potencia óptica uniforme entre las fibras de salida. La potencia óptica acoplada de una fibra a otra también se puede cambiar doblando el estrechado doblando el dispositivo estrechado en su punto medio; en otro también se puede cambiar doblando el dispositivo cónico en su punto medio; Esto frustra la transferencia de potencia acoplada. Por ejemplo, desplazar un extremo de un cono de 1 cm de largo por solo 1 mm puede cambiar la potencia acoplada en exceso. Las aplicaciones para este efecto incluyen atenuadores ópticos variables e interruptores ópticos.
