a) Định nghĩa
Bộ ghộp/tỏch tớn hiệu (Coupler) là thiết bị quang dựng để kết hợp cỏc tớn hiệu truyền đến từ cỏc sợi quang khỏc nhau. Nếu coupler chỉ cho phộp ỏnh sỏng truyền qua nú theo một chiều, ta gọi là coupler cú hướng (directional coupler). Nếu nú cho phộp ỏnh sỏng đi theo 2 chiều, ta gọi là coupler song hướng (bidirectional coupler). Coupler thụng dụng nhất là coupler FBT (Fused Binconical Taper). Coupler này được chế tạo bằng
cỏch đặt 2 sợi quang cạnh nhau, sau đú vừa nung chảy để chỳng kết hợp với nhau vừa kộo dón ra để tạo thành một vựng ghộp (coupling region). Một coupler 2 x 2 đặc trưng bởi tỉ số ghộp α (0<α<1). α là tỉ lệ cụng suất ỏnh sỏng ngừ vào 1 đến ngừ ra 1 so với tổng cụng suất ỏnh sỏng vào ngừ vào 1. Phần tỉ lệ 1-α cụng suất ỏnh sỏng cũn lại của ngừ vào 1 sẽ được truyền đến ngừ ra 2. Hỡnh 2.7 là một coupler FBT 2 x 2 cú hướng
Hỡnh 2.7. Cấu tạo Coupler FBT 2x2
b) Nguyờn lý hoạt động
Khi hai sợi quang được đặt cạnh nhau, ỏnh sỏng sẽ được ghộp từ sợi này sang sợi kia và ngược lại. éú là do quỏ trỡnh truyền mốt ỏnh sỏng trờn sợi quang qua vựng ghộp sẽ khỏc so với truyền trờn sợi quang đơn. Khi đú, toàn bộ ỏnh sỏng thuộc một sợi quang sẽ được ghộp hoàn toàn sang sợi quang ghộp với nú, phần ỏnh sỏng này lại tiếp tục được ghộp ngược trở lại sang sợi quang sang đầu theo một chu kỡ tuần hoàn khộp kớn. Kết quả ta cú cường độ trường điện từ ở đầu ra của mộ ghộp E , E được tớnh theo cường độ trường điện từ đầu vào E , E theo cụng thức:
trong đú:
β là hệ số pha của sự truyền ỏnh sỏng trong sợi quang.
κ là Hệ số ghộp. κ phụ thuộc vào chiều rộng của sợi quang, chiết suất của lừi sợi và đến khoảng cỏch gần nhau của hai sợi quang khi thực hiện nung chảy
c) Ứng dụng
-Coupler là linh kiện quang linh hoạt và cú thể cho nhiều ứng dụng khỏc nhau:Bộ coupler với tỉ số ghộp α ≈ 1 được dựng để trớch một phần nhỏ tớn hiệu quang, phục vụ cho mục đớch giỏm sỏt.
-Coupler cũn là bộ phận cơ bản để tạo nờn cỏc thành phần quang khỏc, chẳng hạn như: cỏc bộ chuyển mạch tĩnh, cỏc bộ điều chế, bộ giao thoa Mach-Zehnder MZI... MZI cú thể được chế tạo hoạt động như bộ lọc, MUX/DEMUX, chuyển mạch và bộ chuyển đổi bước súng.
-Thực hiện ghộp/tỏch bước súng trờn sợi quang. Nhờ điều chỉnh chiều dài ghộp thớch hợp khi chế tạo, coupler 2 x 2 ghộp 50:50 phõn bố cụng suất ỏnh sỏng từ một đầu vào ra làm 2 phần bằng nhau ở 2 ngừ ra. Coupler này cũn được gọi là coupler 3 dB, ứng dụng phổ biến nhất. Từ coupler 3 dB, cú thể tạo nờn bộ coupler n x n ghộp n tớn hiệu khỏc nhau vào một sợi quang.