Kombinieren der Energie von zwei optischen Fasern, die sichtbares Licht übertragen

Theoretisch ja, obwohl die Antwort auf Ihre Frage von den Eigenschaften der beiden Quellen abhängen kann.

Haben beispielsweise die beiden Quellen unterschiedliche Wellenlängen, dann braucht man eine Glasoberfläche mit einer optischen Beschichtung, die die eine Wellenlänge reflektiert und die andere durchlässt. Wenn Sie eine Quelle mit den beiden gemischten Wellenlängen hätten, könnten Sie nach dem Prinzip der Umkehrbarkeit dieselbe beschichtete Oberfläche verwenden, um die beiden Wellenlängen aufzuteilen, und wenn Sie die Richtung umkehren, sollten sich die eingeschlagenen Wege nicht ändern.

Aus Ihrer Frage geht jedoch hervor, dass Sie von zwei Quellen mit derselben Wellenlänge sprechen. In diesem Fall müssen sie kohärent und in Phase sein, und Sie können einen normalen 50-50-Strahlteiler verwenden.

Auch dies folgt aus dem Reversibilitätsprinzip, ist aber nicht so offensichtlich. Wenn Sie eine Quelle haben, können Sie sicherlich einen 50-50-Strahlteiler verwenden, um sie in zwei Strahlen aufzuteilen und diese in Glasfasern einzukoppeln. Sie müssen also in der Lage sein, dasselbe umgekehrt zu tun. Wie Sie jedoch richtig bemerkt haben, erhalten Sie zwei Strahlen, wenn Sie einfach beide Strahlen in den Strahlteiler richten.

Der Trick besteht darin, sich das umgekehrte System etwas anders vorzustellen. Beim umgekehrten System haben Sie zwei Eingangsstrahlen, einen mit Intensität$I$genau wie Sie es erwartet haben, und ein zweiter Eingangsstrahl mit einer Intensität von Null. Diese werden im Strahlteiler zu zwei Intensitäts-Ausgangsstrahlen kombiniert$I/2$die zueinander in Phase sind.

Daher müssen im Vorwärtsfall auch die beiden Eingangsstrahlen in Phase sein! Wenn dies der Fall ist, werden sie destruktiv interferieren, um einen Ausgangsstrahl mit einer Intensität von Null an einem Port zu erzeugen, und konstruktiv interferieren, um den gewünschten Ausgangsstrahl mit Intensität zu erzeugen$I$am anderen Hafen.

Dies setzt einen idealen verlustfreien Strahlteiler voraus, bei dem alle Strahlen perfekt ausgerichtet sind usw. In der Realität erhalten Sie keine perfekte Übertragung (auch nicht im umgekehrten Fall), aber Sie werden viel besser als 50%.

In der Optik gibt es ein Theorem (ich erinnere mich nicht an die genauen Details), das besagt, dass es unmöglich ist, zwei Lichtstrahlen ohne Verlust zu kombinieren, wenn die beiden Strahlen ansonsten identisch sind. Mit anderen Worten, wenn sie die gleiche Polarisation, die gleiche Wellenlänge usw. haben, dann wäre das Beste, was man tun könnte, einen Strahlteiler zu verwenden, was unweigerlich einen Verlust an optischer Leistung mit sich bringt. Wenn ein Parameter unterschiedlich ist, sagen wir die Wellenlänge, dann kann man im Prinzip zum Beispiel ein Beugungsgitter verwenden, um sie mit theoretisch keinem Verlust an optischer Leistung zu kombinieren.

Wie die Tomate erklärt, hängt es von der Eigenschaft der beiden Quellen ab. Sie können einen Blick auf den Artikel zur Strahlkombination in der optischen Enzyklopädie werfen, um sich einen allgemeinen Überblick zu verschaffen ( https://www.rp-photonics.com/beam_combining.html?s=ak ). Aber ein paar Präzisierungen:

• Wenn die beiden Quellen unterschiedliche Wellenlängen haben, können Sie die spektrale Kombination mit einem dichroitischen Spiegel oder einem Gitter verwenden.
• Wenn die beiden Quellen unterschiedliche Polarisationszustände haben, können Sie einen Polarisationsstrahlteiler verwenden. Entweder ein gefaserter oder ein Würfel.
• Wenn die beiden Quellen kohärent sind, können Sie eine kohärente Strahlkombination verwenden, die die Verwendung einer Sperrphasenregelschleife erfordert, damit die beiden Quellen auf konstruktive Weise interferieren.
• Wenn die beiden Quellen nicht kohärent sind, aber sehr ähnliche Wellenlängen haben, können Sie eine weniger leistungsfähige Technik verwenden, die eine gekachelte Konfiguration mit einem Eckwürfel ist, wie Sie im Schema und auf dem Foto unten sehen können: