无源光分路器

1、无源光分路器无源光分路器 川通服物流分公司 检测检验中心 目录目录v1.定义及原理定义及原理v2.分类分类 2.1 熔融拉锥光分路器熔融拉锥光分路器 2.2 PLC平面波导分路器平面波导分路器v3.光分路器主要参数光分路器主要参数v4. 两类分路器的对比两类分路器的对比1.光分路器的定义及原理光分路器的定义及原理v 定义：光分路器又称分光器，是光纤链路中重要的定义：光分路器又称分光器，是光纤链路中重要的无源器件之一，是可具有多个输入端和多个输出端无源器件之一，是可具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件。常用的光纤汇接器件。常用Mx N表示一个光分路器有表示一个光分路器有M个输入端和个输入端和

2、N个输出端。个输出端。v 工作原理：在单模光纤传导光信号的时候，光的能工作原理：在单模光纤传导光信号的时候，光的能量并不完全是集中在纤芯中传播，有少量是通过靠量并不完全是集中在纤芯中传播，有少量是通过靠近纤芯的包层中传播的，也就是说，在两根光纤的近纤芯的包层中传播的，也就是说，在两根光纤的纤芯足够靠近的话，在一根光纤中传输的光的模场纤芯足够靠近的话，在一根光纤中传输的光的模场就可以进入另外一根光纤，光信号在两根光纤中得就可以进入另外一根光纤，光信号在两根光纤中得到重新的分配。到重新的分配。2.光分路器的分类光分路器的分类v从端口形式可以划分，包括从端口形式可以划分，包括X X形（形（2x22x

3、2）耦合器、）耦合器、Y Y形（形（1x21x2）耦合器、星形（）耦合器、星形（NxN,N2NxN,N2）耦合器以及树）耦合器以及树形（形（1xN1xN，N2N2）耦合器等；）耦合器等；v按分光比可分为非均分器件和均分器件；按分光比可分为非均分器件和均分器件；v按按光分路器原理可以分为熔融拉锥型光分路器原理可以分为熔融拉锥型(FBT)(FBT)和平面和平面波导型波导型（PLCPLC）两种两种。2.1 熔融拉锥型光分路器熔融拉锥型光分路器（Fused Fiber Splitter） 将两根或多根光纤进行侧面熔接而成；通过改变光纤间的消将两根或多根光纤进行侧面熔接而成；通过改变光纤间的消逝场相互耦

4、合（耦合度，耦合长度）以及改变光纤纤半径来逝场相互耦合（耦合度，耦合长度）以及改变光纤纤半径来实现不同大小分支量，反之也可以将多实现不同大小分支量，反之也可以将多路路光信号合为一路信光信号合为一路信号叫做合成器号叫做合成器（combiner combiner ）。熔融拉锥法就是将两根（或。熔融拉锥法就是将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以一定的方法靠两根以上）除去涂覆层的光纤以一定的方法靠拢拢，在高温加，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，的特殊波导结构， 通过控制光纤扭转的角度和拉伸的长度，通过控制

5、光纤扭转的角度和拉伸的长度，可得到不同的分光比例。最后把拉锥区用固化胶固化在石英可得到不同的分光比例。最后把拉锥区用固化胶固化在石英基片上插入不锈基片上插入不锈钢钢管内，这就是光分路器。熔融拉锥技术是管内，这就是光分路器。熔融拉锥技术是将两根或多根光纤捆在一起，然后在拉锥机上熔融拉伸，并将两根或多根光纤捆在一起，然后在拉锥机上熔融拉伸，并实时监控分光比的变化，分光比达到要求后结束熔融拉伸，实时监控分光比的变化，分光比达到要求后结束熔融拉伸，其中一端保留一根光纤（其余剪掉）作为输入端，另一端则其中一端保留一根光纤（其余剪掉）作为输入端，另一端则作多路输出端。目前成熟拉锥工艺一次只能拉作多路输出端

6、。目前成熟拉锥工艺一次只能拉1 14 4以下。以下。1 14 4以上器件，则用多个以上器件，则用多个1 12 2连接在一起连接在一起，例如，例如1x81x8可以由可以由7 7个个1x21x2构成，然后再封装即可。构成，然后再封装即可。熔融拉锥型光分路器熔融拉锥型光分路器(FBT)松套管类型：松套管类型：3.0mm连接头连接头盒式盒式钢管式钢管式多路盒式多路盒式熔融拉锥光分路器识别熔融拉锥光分路器（熔融拉锥光分路器（Fused Fiber SplitterFused Fiber Splitter）熔融耦合熔融耦合熔融拉锥光分路器（熔融拉锥光分路器（Fused Fiber SplitterFuse

7、d Fiber Splitter）2 x 2 耦合耦合100%50%50%1 x 2 耦合耦合100%50%50%2 x 2 抽头耦合器抽头耦合器100%95%5%1 x 2抽头耦合器抽头耦合器100%95%5%熔融拉锥光分路器（熔融拉锥光分路器（Fused Fiber SplitterFused Fiber Splitter）1 x 8 树耦合器树耦合器 返回返回多路熔融拉锥光分路器（熔融拉锥光分路器（Fused Fiber SplitterFused Fiber Splitter） 1.拉锥3. 第二道封胶2. 第一道封胶5.测试8.测试4.循环9.包装入库及发货6. 装配7. 研磨熔融拉

8、锥光分路器熔融拉锥光分路器生产工艺生产工艺熔融拉锥光分路器熔融拉锥光分路器生产工艺生产工艺 2.第一道封胶产品放入封装台进行石英圆管的点胶固定。产品放入高低温循环箱，-40+85循环。4.循环穿入钢管后进行第二次固胶。3. 第二次封胶根据备货单要求测试产品各项性能指标。5.测试熔融拉锥光分路器熔融拉锥光分路器生产工艺生产工艺熔融拉锥光分路器熔融拉锥光分路器生产工艺生产工艺7.研磨8.测试产品加装连接头以及端面研磨。将研磨好的产品进行性能指标测试。6.装配将测试合格的产品进行模块盒装配。将合格产品装入包装盒内，入库及发货。9.包装入库 PLC是是Planar Lightwave Circuit

9、的英文缩写，即平的英文缩写，即平面光波导。面光波导。 PLC分路器采用分路器采用半导体半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1XN分路；分路；然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列道光纤阵列(fiber array)并进行封装。并进行封装。 PLC分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导光通路（即波导通路）

10、与光纤阵列中的光纤一一对准光通路（即波导通路）与光纤阵列中的光纤一一对准，然后用特定的胶（如环氧胶）将其粘合在一起的技，然后用特定的胶（如环氧胶）将其粘合在一起的技术。其中术。其中PLC分路器与光纤阵列的对准精确度是该项分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键技术的关键 。2.2 2.2 平面波导分光分路器平面波导分光分路器PLCPLCPLCPLC器件采用半导体工艺制作，能够把不同功用的光学元器件采用半导体工艺制作，能够把不同功用的光学元件集成到一块芯片上，是实现光电器件集成化，模块化件集成到一块芯片上，是实现光电器件集成化，模块化、小型化的基础工艺技术，目前介绍的是光分路器小型化的基础工

11、艺技术，目前介绍的是光分路器（Splitter).Splitter).平面波导分光分路器工作原理平面波导分光分路器工作原理v PLCPLC分路器芯片采用半导体工艺（光刻、腐蚀、分路器芯片采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现分路现分路, , 一般而言，每个节点的分光比为一般而言，每个节点的分光比为5050% % :50:50% %，然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的，然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵

12、列并进行封装波导的光路，如图多通道光纤阵列并进行封装波导的光路，如图1 1，2 2所示可见波导纹路。所示可见波导纹路。PLC Splitter 主要原材料之一主要原材料之一芯片芯片 光纤阵列（光纤阵列（Fiber ArrayFiber Array）采用）采用V V型槽制作，利用特型槽制作，利用特殊的粘合工艺实现精确的光纤定位和高可靠性，以殊的粘合工艺实现精确的光纤定位和高可靠性，以满足不同的需求。热膨胀系数匹配的封装设计保证满足不同的需求。热膨胀系数匹配的封装设计保证了光纤阵列板无应力、高可靠性和高温下无光纤移了光纤阵列板无应力、高可靠性和高温下无光纤移位。端面角度可按要求精确研磨。符合位。端

13、面角度可按要求精确研磨。符合Telcordia Telcordia GR-1209-CORE GR-1209-CORE 和和 GR-1221-CORE GR-1221-CORE 标准。标准。PLC Splitter 主要原材料之主要原材料之二二光纤阵列光纤阵列v 光纤阵列主要依靠精密刻划的光纤阵列主要依靠精密刻划的V V槽来实现定位，槽来实现定位，光纤光纤间距是最重要的检测项目，纤芯间距包括两项检测指间距是最重要的检测项目，纤芯间距包括两项检测指标，即纤芯与纤芯之间的横向距离（标，即纤芯与纤芯之间的横向距离（ 称为称为PitchPitch）和）和它们之间的纵向距离（称它们之间的纵向距离（称De

14、viationDeviation），二者的误差一），二者的误差一般均控制在般均控制在 0.5m 0.5m ，相邻光纤中心间距为，相邻光纤中心间距为l l=127um/250um,=127um/250um,d2umd2um，r=125um,r=125um,如下图所示：如下图所示：光纤阵列结构光纤阵列结构 V V 型槽法是在高平面度的基片上刻型槽法是在高平面度的基片上刻V V 型槽型槽, ,将光纤排将光纤排列并固定在列并固定在V V 型槽内。如果采用单晶硅作基底型槽内。如果采用单晶硅作基底, ,所制作的所制作的V V型槽具有结构精确型槽具有结构精确, ,一致性好等优点一致性好等优点, ,对于分离型

15、及密排对于分离型及密排列的光纤阵列均适用。列的光纤阵列均适用。V槽制作槽制作 PLCPLC分路器的调试是指将平面波导分路器上的各个导光分路器的调试是指将平面波导分路器上的各个导光通路（即波导通路）与光纤阵列中的光纤一一对准，然后用通路（即波导通路）与光纤阵列中的光纤一一对准，然后用特定的耦合胶将其粘合在一起的技术。其中特定的耦合胶将其粘合在一起的技术。其中PLCPLC分路器与光分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键。纤阵列的对准精确度是该项技术的关键。PLCPLC分路器的封装分路器的封装涉及到光纤阵列与光波导的六维紧密对准，难度较大。涉及到光纤阵列与光波导的六维紧密对准，难度较大。关键过

16、程控制关键过程控制(PLC调试技术调试技术)单纤pigtail芯片光纤阵列耦合胶水PLC Splitter 半成品示意图输入单纤输出带纤PLC Splitter 结构结构（光纤配线，机房）PLC Splitter应用应用PLC Splitter产品种类介绍产品种类介绍v商品描述：商品描述： 微型式分光器是为了适应在光缆接头盒、微型式分光器是为了适应在光缆接头盒、ODFODF托盘或其他小空间范围内安装设计制造，其托盘或其他小空间范围内安装设计制造，其外封装材料为不锈钢。外封装材料为不锈钢。v产品特点：产品特点： 可以不用分支器实现可以不用分支器实现0.9mm0.9mm松套管光纤多通松套管光纤多通

17、道直接输出，并且体积小。可根据客户需求提道直接输出，并且体积小。可根据客户需求提供不同的适配器接口。分光器技术指标符合供不同的适配器接口。分光器技术指标符合YD/T1117-2001YD/T1117-2001的行业标准要求。的行业标准要求。v产品应用：产品应用： 安装在光缆接头盒内安装在光缆接头盒内 、模块盒内、模块盒内、 配线配线箱内。箱内。v主要优点：主要优点： 对波长不敏感、分光均匀性好、耐高低温对波长不敏感、分光均匀性好、耐高低温和体积小等优点。和体积小等优点。微型式PLC光分路器PLC Splitter产品介绍产品介绍v商品描述：商品描述： 盒式分光器是为了适应在盒式分光器是为了适应

18、在1919寸标准机架及分寸标准机架及分光单元内安装设计制造，光单元内安装设计制造，v产品特点：产品特点： 体积小，外型美观。可根据客户需求提供体积小，外型美观。可根据客户需求提供不同种类的连接头，标配为不同种类的连接头，标配为SCSC。或者不加工连。或者不加工连接头，直接出尾纤，便于熔接。安装快捷，性接头，直接出尾纤，便于熔接。安装快捷，性能可靠、稳定能可靠、稳定v产品应用：产品应用： 安装在安装在1919寸标准机架内；在光纤分支入户寸标准机架内；在光纤分支入户时，提供的安装设备是光缆交接箱；在光纤分时，提供的安装设备是光缆交接箱；在光纤分支入户时，客户指定的设备内安装。支入户时，客户指定的设

19、备内安装。主要优点：主要优点： 结构简单，加工容易。分光均匀性好，特结构简单，加工容易。分光均匀性好，特别适用无源光网络。别适用无源光网络。盒式PLC光分路器v商品描述：商品描述： 1919英寸机架式系列分光器是为了适应在标准英寸机架式系列分光器是为了适应在标准通讯机柜或通讯机柜或ODFODF机架内安装而设计制造，其规格机架内安装而设计制造，其规格完全符合完全符合1919寸标准通讯机柜要求。寸标准通讯机柜要求。v产品特点：产品特点： 1919英寸标准结构设计，尺寸紧凑、适应范围英寸标准结构设计，尺寸紧凑、适应范围广，可根据客户要求提供不同的适配器接口，广，可根据客户要求提供不同的适配器接口，标

20、配为标配为SCSC。 安装在安装在1919英寸的英寸的OLTOLT机柜内；在光机柜内；在光纤分支入户时，提供的安装设备是标准数字机纤分支入户时，提供的安装设备是标准数字机柜；作为柜；作为ODNODN使用时，需要放置于桌上时。使用时，需要放置于桌上时。v主要优点：主要优点： 由于其借助于标准机柜做为安装设备，所以由于其借助于标准机柜做为安装设备，所以结构较为简单。安装空间较为紧凑，结构较为简单。安装空间较为紧凑，1U1U（43.5mm43.5mm）高度。）高度。机架式PLC光分路器PLC Splitter产品介绍产品介绍v商品描述：商品描述： 托盘式托盘式PLCPLC光分路器主要适用于光分路器主

21、要适用于ODFODF、交接箱等、交接箱等配线设备。配线设备。v产品特点：产品特点： 托盘式托盘式PLCPLC光分路器是一种基于石英基板的集光分路器是一种基于石英基板的集成波导光功率分配器件，特别适用于无源光网成波导光功率分配器件，特别适用于无源光网络络(EPON(EPON，BPONBPON，GPONGPON等等) )中连接局端和终端设中连接局端和终端设备并实现光信号的分路。备并实现光信号的分路。v产品应用：产品应用： 安装在交接箱、安装在交接箱、ODFODF架、配线箱等配线设备。架、配线箱等配线设备。 v主要优点：主要优点： 对波长不敏感、分光均匀性好、耐高低温和对波长不敏感、分光均匀性好、耐

22、高低温和体积小等优点，技术性能符体积小等优点，技术性能符YD/T1117-2001YD/T1117-2001全光纤型分支器件技术条件全光纤型分支器件技术条件等标准，并通过等标准，并通过泰尔泰尔(TLC)(TLC)产品认证。产品认证。托盘式PLC光分路器PLC Splitter产品介绍产品介绍PLC Splitter产品介绍产品介绍插片式PLC光分路器v（1 1） 插入损耗插入损耗（Insertion Loss,ILInsertion Loss,IL） 光分路器在工作宽带范围内，在规定输出端口的光功率光分路器在工作宽带范围内，在规定输出端口的光功率相对全部输入光功率的比值。公式为：相对全部输入光

23、功率的比值。公式为： ILi ILi =-10=-10lg lg Pouti/Pin ;Pouti/Pin ; 式中：式中： ILi ILi第第i i个输出端口的插入损耗，单位为个输出端口的插入损耗，单位为dB(dB(分贝）；分贝）； Pouti Pouti 第第i i个输出端口的输出光功率，单位为个输出端口的输出光功率，单位为mW(mW(毫毫 瓦）；瓦）； Pin Pin输入端口的全部输入光功率，单位为输入端口的全部输入光功率，单位为mW(mW(毫瓦）毫瓦） 3. 分路器常用指标分路器常用指标v（2 2）方向性（）方向性（DirectivityDirectivity） 光分路器正常工作时，同

24、一侧中非注入光一端的输出光光分路器正常工作时，同一侧中非注入光一端的输出光功率与注入光功率（被测波长）的比值，公式为：功率与注入光功率（被测波长）的比值，公式为： D DLij =-10Lij =-10lg lg Pj/Pi Pj/Pi ；式中：式中：D DLijLij第第i i端输入光功率对同一侧非注入光端口端输入光功率对同一侧非注入光端口j j的方向的方向性，单位为性，单位为dB;dB;PiPi第第i i端口注入光功率，单位为端口注入光功率，单位为mWmW；PjPj同一侧非注入光端口同一侧非注入光端口j j的输出光功率，单位为的输出光功率，单位为mWmW。 3. 分路器常用指标分路器常用指

25、标v（3 3）均匀性（）均匀性（UniformityUniformity） 光分路器在工作带宽范围内，均匀分光的光分路器各出光分路器在工作带宽范围内，均匀分光的光分路器各出端口输出光功率端口输出光功率PoutPout的最小值与最大值之比，公式为：的最小值与最大值之比，公式为： FL=-10lg(Pout)min/(Pout)max FL=-10lg(Pout)min/(Pout)max ； 式中：式中： F FLPLCLPLC光分路器的均匀性，单位为光分路器的均匀性，单位为dBdB； （PoutPout）minPLCminPLC光分路器输出端口中最小输出光功光分路器输出端口中最小输出光功率，单

26、位为率，单位为mW;mW; （Pout)maxPLCPout)maxPLC光分路器输出端口中最大输出光功率光分路器输出端口中最大输出光功率，单位为，单位为mWmW。 3. 分路器常用指标分路器常用指标( (4)4)偏振相关损耗（偏振相关损耗（Polarization Dependent Polarization Dependent LossLoss） 传输光信号的偏振态在全偏振态变化时，传输光信号的偏振态在全偏振态变化时，PLCPLC光光分路器各输出端口输出光功率的最小值与最大分路器各输出端口输出光功率的最小值与最大值之比：值之比：公式为公式为: : PDLj=-10lg(Poutj)min/

27、(Poutj)max ; PDLj=-10lg(Poutj)min/(Poutj)max ;式中：式中： PDLj PDLj 第第j j个输出端口的偏振相关损耗，单位个输出端口的偏振相关损耗，单位为为dB;dB; P Po outjutj 第第j j个输出端口的输出光功率，单位为个输出端口的输出光功率，单位为mWmW，j j= =1 1、2 2n n。 3. 分路器常用指标分路器常用指标( (5)5)回波损耗回波损耗 （Return LossReturn Loss） 对对PLCPLC光分路器的输入光功率中与沿输入路径返光分路器的输入光功率中与沿输入路径返回的光功率之比，回的光功率之比，公式为公

28、式为: : RLRLi i= -= -1 10 0lglgP Pr/Pi;r/Pi;式中式中: : RLi RLi 输入端口输入端口i i的回波损耗，单位为的回波损耗，单位为dB ;dB ; PiPi入射到输入端口入射到输入端口i i的光功率，单位为的光功率，单位为mWmW；PrPr从同一输入端接收到返回的光功率，单从同一输入端接收到返回的光功率，单位为位为mWmW。 3. 分路器常用指标分路器常用指标 3. 3. 分路器常用指标分路器常用指标（6 6） 附加损耗附加损耗（Additional loss Additional loss ）附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于输入光附加损

29、耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于输入光功率损失的功率损失的DBDB数。值得一提的是，对于光纤耦合器，附加数。值得一提的是，对于光纤耦合器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作过程的固有损耗，这个损耗越小越好，是制作质量优劣的过程的固有损耗，这个损耗越小越好，是制作质量优劣的考核指标。而插入损耗则表示各个输出端口的输出功率状考核指标。而插入损耗则表示各个输出端口的输出功率状况，不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。因况，不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。因此不同的光纤耦合器之间，插入损耗的差异并不能反映器此

30、不同的光纤耦合器之间，插入损耗的差异并不能反映器件制作质量的优劣。对于件制作质量的优劣。对于1 1* *N N单模标准型光分路器附加损单模标准型光分路器附加损耗如下表所示：耗如下表所示： 分路数分路数2 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121616附加损耗附加损耗0.20.20.30.30.40.40.450.450.50.50.550.550.60.60.70.70.80.80.90.91.01.01.21.2 3.分路器常用指标分路器常用指标 （7 7） 分光比分光比(Light splitting ratio)(Light splitting ratio)

31、v分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值，在分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值，在系统应用中，分光比的确是根据实际系统光节点所需的光系统应用中，分光比的确是根据实际系统光节点所需的光功率的多少，确定合适的分光比（平均分配的除外），光功率的多少，确定合适的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比与传输光的波长有关，例如一个光分路在分路器的分光比与传输光的波长有关，例如一个光分路在传输传输1.31 m1.31 m的光时两个输出端的分光比为的光时两个输出端的分光比为5050：5050；在传；在传输输1.5m1.5m的光时，的光时，可能可能变为变为7 70 0：3030（之所以出现这种情况（之所以出现这种情况，是因为光分路