O que é fibra Array?

Matrizes unidimensionais ou bidimensionais de fibras ópticas são conhecidas como matrizes de fibra, matrizes de fibra óptica ou unidades de matriz de fibra. Em vez de ser formado em todo o comprimento da fibra, essa matriz freqüentemente existe apenas para a extremidade de um feixe de fibras. A função de tal matriz normalmente envolve o acoplamento de luz de um conjunto de fontes às fibras ou das fibras a outro componente, como um conjunto de guias de onda planos em um circuito integrado fotônico. As seguintes explicações cobrem várias outras aplicações.

Fibras individuais são freqüentemente inseridas em ranhuras em V criadas em uma superfície sólida para criar um conjunto de fibras lineares. Uma matriz precisa de orifícios em uma placa de vidro, polímero ou metal, por exemplo, pode ser usada para posicionar fibras em uma matriz bidimensional. Uma rede quadrada direta é o tipo mais típico de matriz 2D, embora outros tipos também sejam possíveis. Embora padrões mais complexos e irregulares sejam possíveis, uma estrutura simples e muito regular é formada quase sempre. Os arranjos de fibra, por exemplo, podem conter vários grupos de fibras, ou seja, e algumas das fibras são espaçadas mais amplamente. Os feixes de fibras, por outro lado, são realmente estruturas assimétricas. Além disso, as fibras podem formar um feixe irregular em alguns lugares enquanto formam uma matriz completamente regular na extremidade, que serviria como interface.

O espaçamento de fibra é freqüentemente reduzido ao mínimo, mas em alguns casos, matrizes de fibra com espaçamento visivelmente maior são usadas para aplicações específicas.

Fibras usadas.A maioria das fibras usadas em arranjos de fibras são fibras de sílica, que podem ser usadas em uma variedade de faixas espectrais, do infravermelho próximo ao ultravioleta. Eles podem, no entanto, também ser feitos de fibras especiais específicas. Dependendo da aplicação, as fibras monomodo e multimodo são empregadas. Existem casos em que as fibras de manutenção da polarização (por exemplo, do tipo PANDA) são empregadas.

Embalagem.Certifique-se de que as extremidades da fibra estejam perfeitamente alinhadas em todas as dimensões é crucial ao fazer matrizes de fibra. Além disso, a extremidade de entrada ou saída freqüentemente precisa ser embalada para que toda a matriz de fibra possa ser manuseada com facilidade e segurança. Por exemplo, a extremidade de uma matriz de fibra pode ser um bloco de material de vidro óptico que é moldado apropriadamente e pode ter recursos de alinhamento, muito parecido com um conector de fibra. Pode-se também cercar uma matriz com um flange de metal, especialmente para matrizes 2D.

As perdas de acoplamento são bastante reduzidas pela aplicação de um revestimento anti-reflexo, que também pode ser usado com extremidades de fibra nua.

Cleaving e Splicing.A clivagem de cada fibra envolvida individualmente não é desejável para a fabricação de volume. Como resultado, processos baseados em lasers que podem dividir matrizes inteiras foram criados.

As extremidades das fibras são tipicamente clivadas perpendicularmente, mas ocasionalmente precisam ser polidas em um ângulo em relação ao eixo da fibra. Depois de incorporar rigidamente as fibras em uma estrutura de vidro, elas são tipicamente polidas juntas em vez de individualmente.

O splicing de fusão também pode ser usado para montar matrizes de fibra inteiras, em oposição a apenas fibras individuais [1]. Tais procedimentos foram desenvolvidos, como amolecimento de extremidades de fibra com lasers de CO2. Para fibras multimodo, pelo menos, as perdas de emenda resultantes podem ser mínimas.

Acoplamento a uma matriz de lente. É freqüentemente colimado com uma matriz de lentes (ou matriz de microlentes), especialmente quando a saída das fibras é enviada para o espaço vazio. Naturalmente, o espaçamento de fibra deve corresponder precisamente ao espaçamento da lente, e o alinhamento preciso é essencial porque afeta muito a direção e o nível de colimação do feixe resultante.

Aplicações de matriz de fibra

Existem muitos usos diferentes para matrizes de fibra.

Acoplamento a circuitos integrados fotônicos.É necessário fazer a interface de circuitos integrados fotônicos e dispositivos optoeletrônicos semelhantes com o mundo exterior, principalmente usando fibra óptica. O número de entradas e saídas é freqüentemente bastante grande; vários sinais são guiados em vários guias de onda no circuito, e aqueles que atingem a borda do chip requerem acoplamento a fibras ópticas. Naturalmente, isso resulta no uso de matrizes de fibra.

Devido ao seu pequeno tamanho, guias de onda e núcleos de fibra devem ser posicionados com muita precisão em relação uns aos outros. Apenas o alinhamento ativo, ou seja, pode realizar isso. E. com a transmissão sendo medida durante o processo de alinhamento, frequentemente sob controle automático.

Aplicações de dados e telecomunicações.Para distribuir um sinal de dados para várias saídas, é frequentemente necessário dividir o sinal. A TV a cabo é um exemplo comum, onde a mesma coleção de programas de TV é distribuída para vários públicos. Os circuitos planares de guia de ondas, cujas saídas devem ser acopladas a fibras, são freqüentemente usados para divisão de sinal (geralmente seguindo um amplificador de fibra). Assim, o acoplamento das fibras ao divisor é melhor realizado usando um conjunto de fibras.

Na multiplexação por divisão de comprimento de onda, onde cada fibra de uma matriz linear pode estar associada a um comprimento de onda central diferente e switches de fibra óptica para roteamento de rede, problemas semelhantes também estão presentes.

Em comunicações de fibra óptica, os dados podem ser transmitidos em taxas de bits astronômicas e possivelmente em ambas as direções ao mesmo tempo. O uso de fibras múltiplas é, no entanto, ocasionalmente necessário. Então, o uso de interfaces (conectores de fibra) com base em matrizes de fibra é desejável para simplificar as conexões. Certifique-se de que nenhuma fibra seja trocada involuntariamente ao estabelecer uma conexão para todas as fibras pertinentes em um único processo de conexão.

O roteamento flexível de sinais de dados usando matrizes de fibra 1D ou 2D em conjunto com matrizes de microlentes e matrizes de espelho móveis feitos com a tecnologia MEMS é outra aplicação no setor de telecomunicações. Esses pequenos dispositivos podem ser feitos para funcionar como interruptores de conexão cruzada óptica rápida e flexível.

Essas tecnologias são úteis não apenas para provedores de telecomunicações, mas também em uma ampla gama de outros setores, incluindo detecção de fibra óptica, monitoramento de infraestrutura e automação de fábrica.

Acoplamento a matrizes de diodo laser/matrizes VCSEL.Uma matriz padrão de emissores de laser está presente em matrizes de diodo laser, também conhecidas como barras de diodo. Um conjunto de fibras e tal dispositivo podem ser acoplados de forma que a radiação de cada imagem entre em uma fibra diferente. Para matrizes VCSEL, métodos semelhantes podem ser usados.

Feixe Combinando.A combinação de feixe espectral funciona especialmente bem com matrizes de fibra linear. Uma grade de difração pode ser usada para combinar os feixes de cada fibra na matriz para criar um laser de fibra, por exemplo.

Cada slot de comprimento de onda na matriz de emissor à esquerda tem uma única fibra. A saída tem uma superposição completa de todos os componentes do comprimento de onda.

Com uma matriz de fibra 2D e uma matriz de lentes apropriada para colimar a luz, a combinação de feixe coerente também é viável [8, 9]. Aqui, a saída de fase estabilizada de uma única frequência de um amplificador de fibra é alimentada a cada fibra. Para que a saída tenha uma alta qualidade de feixe, todos os componentes devem ser colocados com muita precisão.