光纤环形器有什么作用?

在无线接入网中，环形器主要用于基站天线输出信号与输入信号的隔离。环形器、隔离器是 5G 基站中的一个核心器件，随着 5G Massive MIMO 的大量增加，光纤环形器的应用需求量也将大幅增加。
 
光纤环形器的主要特点是可实现单根光纤上的双向光信号传输。环形器的信号传输方向是不可逆的，一次只能在一个方向上将光信号从一个端口引导到另一个端口，光信号虽然可重定向方向但必须沿着一个方向按顺序通过端口。比如三端口的环形器光信号必须从端口 1 到端口 2，然后传播到端口 3。

如下图所示三端口环形器的原理图，信号若从端口 1 输入，则从端口 2 输出；而信号从端口 2 输入，则将从端口 3 输出，其输出损耗都很小。光从端口 2 输入时，从端口 1 输出时损耗很大，同样光从端口 3 输入时，从端口 1，2 中输出时损耗也很大。

光纤环形器可按端口数量来分类，也可按偏振相关与否来分类。按端口可分为 3 端口，4 端口和 6 端口。其中，3 端口和 4 端口为常见类型。按偏振来分为保偏型环形器（PM）和偏振无关型环形器（PI）。保偏光纤环形器一般应用于保偏领域，如 40Gbps 高速系统或拉曼泵浦应用，双程放大器和 色散补偿器（DCM）。偏振无关型光纤环形器和光纤光栅、其他反射式器件一起，被广泛用于粗波分复用（DWDM）系统、高速系统和双向通信系统。
 
光纤环形器通常应用于无源光网络，（波分复用）WDM 网络，偏振模色散，色散补偿，光分插模块（OADM），光放大器，光时域反射仪（OTDR） ）和光纤传感应用等。
 
光纤环形器的应用有几种

图 1  光环形器在传输系统中的基本应用结构


图 2  光环形器在 EDFA 泵浦中的应用


图 3  光环形器和光纤光栅组成的 DWM 解复用结构


图 4  光环形器在色散补偿中的应用

据推测预算，5G 建设周期（2019-2025 年）内，5G 宏基站数量将为 4G 时期的 1.3-1.5 倍，在 2025 年将达 500 万站，国内 5G 基站环形器市场空间有望达到 115 亿元，高峰期市场规模达 30 亿元。光环形器是高级光网络 DWDM 中的一个重要器件，随着基站的大幅增加，环形器也将有巨大的市场空间。