光无源器件产品功能及技术.ppt

1、Comcore Technologies Property Information ,1,产品功能及生产技术,Comcore Technologies Property Information ,2,Introduction of Technologies and Products,Fused Fiber Product Concept Companys Essential Technologies Product Reliability Manufacturing Capabilities and Capacities Development Trends of Fused Fiber Pr

2、oducts,产品功能及生产技术,Comcore Technologies Property Information ,3,Introduction of Technologies and Products,Fused Fiber Product Concept Companys Essential Technologies Product Reliability Manufacturing Capabilities and Capacities Development Trends of Fused Fiber Products,Comcore Technologies Property I

3、nformation ,4,Fused Fiber Product Concept,Coupler,Longitudinal Coupling (Coupler) Transverse Coupling (Coupler),Lens,Fiber1,Fiber2,Fiber1,Fiber2,Product Structures,Comcore Technologies Property Information ,5,Fused Fiber Product Concept,Splitter Mixer Tap (10%),Product Configurations & Functions,Com

4、core Technologies Property Information ,6,Fused Fiber Product Concept,WDM Attenuator PDM,12,1,2,0dBm,-15dBm,Product Configurations & Functions,Comcore Technologies Property Information ,7,Fused Fiber Component Concept,Signal Management,Power Management Wavelength Management Polarization Management D

5、ispersion Management,Product Function Summary,Comcore Technologies Property Information ,8,Fused Fiber Component Concept,Power Management -Splitter, Tap, Mixer, Attenuator, GFF, Isolator, Circulator Wavelength Management -WDM, DWDM,CWDM, Interleaver, ADM Polarization Management -PDM, Polarization Co

6、ntroller, Depolarizer Dispersion Management -Dispersion Compensator,Comcore Technologies Property Information ,9,Fused Fiber Product Concept,Technologies for producing These Products,Comcore Technologies Property Information ,10,Power Management 结构：NM 一次拉锥，星型结构,产品指标,Level 1,Level 2,Level 3,1x16 Spli

7、tter,Level 4,Comcore Technologies Property Information ,11,工作波长：工作波长与光纤及单多模的关系 不同的工作波长需要用相对应的光纤（光纤的截止波长要比工作波长短，否则就变成多模传播了） 不同的光纤其价格和性能参数不同：如芯径，损耗等，因此器件的参数也不相同（一般来说，截止波长越短的光纤，芯径越小，耦合越难，损耗越大） 不同的光纤其生产工艺和生产难度不同导致不同的生产成本（一般来说，光纤芯径越小，拉锥越难）,产品指标,Comcore Technologies Property Information ,12,分光比：按客户需要确定，它是

8、指从一个端口进入的光功率（mW)在其他端口的分配比例 定义：,产品指标,P1 P2,P4 P3,P0,I1,I2,O2,熔融器件,插入损耗 (dB)=,Comcore Technologies Property Information ,13,这里P0 为注入输入端口1 的一个任意单位光功，Pi 为输出端口 i 的输出光功， i= 1 或 2 。 一般情况下，不同的输出端口有不同插入损耗。 几点注意： 1。插入损耗与分光比是同一个意思 2。插入损耗本身的误差范围：为什么表明最大？ 3。插入损耗随波长的变化关系：工作带宽 3。P0Pi与Pj之和，为什么？ 4。需要记住%比与dB之间的关系：3dB

9、=50%, 25%=6dB 33%=4.8dB, 20%=7dB等,产品指标,Comcore Technologies Property Information ,14,附加损耗：,产品指标,P1 P2,P4 P3,附加损耗 (dB)=,I1,I2,O2,熔融器件,这里P0 为注入输入端口1 的一个任意单位光功，P1 和 P2 是总的输出光功。附加损耗等于总的输出光功除上输入光功后，再取以10为底的对数后乘以10.,Comcore Technologies Property Information ,15,附加损耗： 反映由于光纤结构（发生熔拉）所产生的能量损失，是衡量器件的一个重要指标,也与

10、生产工艺光纤类型其他参数相关 附加损耗可以由插入损耗计算出来 几个数字：0.1dB=97.5%(2.5%)0.15dB=96.5%0.2dB=95.5%0.5,dB=90%,产品指标,Comcore Technologies Property Information ,16,工作带宽：及要求在一定的波长范围内保证其他的参数在确定的范围内变化，如分光比，PDL，RETURN LOSS等。由客户根据需要确定 一般定义在工作波长中心点10nm为窄带，20nm以上为带宽 注意带宽的增加会相应影响其他的指标，其生产工艺甚至光纤的选择也会不同 从使用的角度，带宽越宽越好,产品指标,Comcore Tech

11、nologies Property Information ,17,回波损耗：,P1 P2,P4 P3,P0,I1,I2,O2,熔融器件,回波损耗 (dB)=,产品指标,回波来自熔锥区和输出光纤端面的反射，是通信中很重要的指标。所以大于60dB只能是12结构，另一个端面经过特殊处理,Comcore Technologies Property Information ,18,产品指标,P1 P2,P4 P3,P0,I1,I2,O2,熔融器件,方向性 (dB)=,方向性（Directivity）,O1,这里P0 为注入输入端口1 的一个任意单位光功，P3 为从另一个输入端口反回的光功。 一般情况下

12、，方向性损耗也越大越好。回波损耗描述了“相同端口的反射”，方向性描述了“同端相邻端口的反射”，后者又称为“近端隔离度”或“近端串扰”。,Comcore Technologies Property Information ,19,PDL偏振相关损耗：,产品指标,（dB）,定义为入射光的偏振态各态历经地改变时， 指定输出端口的光功率的变化最大量： 偏振相关损耗反映了器件对于传输光的偏振态的敏感程度， 在高性能的通信系统中， PDL是光分路器一个非常重要的指标， 因而也是衡量器件制造质量的重要参数。 多模没有PDL指标。单模器件标准PDL为0.1-0.15dB, 0.03为超低,0.01为FREE,

13、Comcore Technologies Property Information ,20,产品指标,均匀性（Uniformity）,（dB）,该指标适用于均匀分光的器件，定义为在工作带宽内所有输出端口的光功率的最大变化量,Comcore Technologies Property Information ,21,波长相关损耗（WDL Wavelength Dependent Loss） 波长相关损耗又称为波长平坦度（Flatness），定义为指定输出端口的插入损耗在工作带宽范围内的变化量：,产品指标,(dB),Comcore Technologies Property Information

14、 ,22,波长管理WDM：,产品指标,P1 P2,I1,O2,熔融器件,1,2,假如有二个不同波长的光功P0(1) 和 P0(2) 同时进入WDM的输入 端口1，波长1 的极大部分光功 P2(1) 从输出端口2 输出，但也有极 少部分的光功 P2(1) 从端口1 输出。而对波长2 光功 P(2) 而言，也 类似， 波长2 的极大部分光功 P1(2) 从输出端口1 输出，但也有极少 部分的光功 P2(2) 从端口2 输出。,O1,Comcore Technologies Property Information ,23,WDM：评价指标,产品指标,因此， WDM 除了有插入损耗反向损耗，定向损耗

15、外，还有一个重要 的指标就是波长隔离度,波长1 的隔离度10log (P1(1)/P2(1) 波长2 的隔离度10log (P2(2)/P1(2),隔离度的指标与=1-2有关，既两个波长分开较远，则容易分开，如980/1550隔离度可以达到20dB,而对1480/1550只能达到15dB,Comcore Technologies Property Information ,24,产品指标,器件测试光路图,所有的测量值都要减去接点和连接头的损耗才是标称值（焊接点损耗约0.3dB）,熔融型器件理论与技术-熔融型光纤器件,康阔光通信技术有限公司,2. 一般(常规)光纤的结构,一般光纤看上去象头发丝一

16、样的纤维， 它的横截面结构如下图,250 微米,125 微米,89 微米,最里面是光纤芯，直径一般为89微米，它的材料主要是二氧化硅和少量 的二氧化锗， 光主要地被限在这一区域内轴向传播。 第二层是光纤包层，它的直径一般为125微米，材料是二氧化硅。 第三层为光纤的涂复层，直经为250微米，它是起保护光纤作用， 一般于 聚合物组成,3. 不同波长在常规光纤当中的传输损耗分布,(4) 熔融拉锥器件的理论基础: 我们通常把它称为”消逝场”理论 这一理论技术的应用，实际上从发明光纤后不久就得到了应用。 在1985年， 英国的约克(York)公司和美国的哥登(Gould)公司在世界上率先研制成功熔融拉

17、锥型全光纤分路器， 它是通过,熔融器件的工作台基本框图,激光光源,计算机控制系统,光纤圈,真空泵,硬橡胶管,氢气控制阀,氧气控制阀,H2流量显示器,O2流量显示器,氢氧火头,左拉锥平台,右拉锥平台,自动封装平台,PD1,PD2,O2,H2,光纤1,光纤2,熔融器件工作平台核心,熔融拉锥系统,这个系统主要由下列关键部位组成,1 二个反向移动的拉锥平台(作一维移动)， 它们由二个步进马达驱动。 2 加热系统，火头朝下，(它可作三维运动， 上下，前后，左右), 因此，它三个部进马达驱动。 3 器件封装平台(作二维运动， 可前后，也可上下运动), 它由二个部 进马达驱动。 4 输出光功率监视系统 部位

18、1 和2 的行动是由部位4 来决定，而部位3 可不受其控制。但所有 指令的发出都是由一个自行的程序的运行决定。,熔融拉锥型器件的生产主要过程,1 用光纤剥线钳 将两根光纤需熔拉区的保护层剥去，再用酒精棉擦净后放进拉锥机的真空吸槽内(示图), 光纤将被自动吸住,光纤 2,光纤 1,右拉锥平台,左拉锥平台,2530mm,熔融拉锥型器件的生产主要过程,2 需将两根光纤需熔拉的区域并在一起。 目前国际上主要采用一下二种方法， 第一种称作”绞扭”法, 这是一种非常流行的方法。目前极大部份能生产这方面产品的公司均采用这种方法。它的优点是技术要求相对比较低，一般只能采用低温熔拉(900C)，易大量生产， 缺

19、点是它只能生产常规产品。 第二种称作”平行”法，目前，只有少数几个公司采用这种方法， 它的技术要求比较高，一般采用高温熔拉(1500C), 但它的发展空间比较大， 容易取得更多的市场,熔融拉锥型器件的生产主要过程,2 a“”绞扭” 法的实现,光纤 2,光纤 1,光纤 1,光纤 2,光纤 2,光纤 1,光纤 2,光纤 1,扭180度,再扭180度,熔融拉锥型器件的生产主要过程,2b “”平行” 法的实现,小磁环(吸铁石),附加小平台,熔融拉锥型器件的生产主要过程,3 “用氢气火头加热并熔融拉锥,光纤 2,光纤 1,光纤 2,光纤 1,火头,假如光纤1 的输入端通入一定的光功， 而光纤1 和2 的

20、输出端 口分别 插入光功探测器。在熔拉开始之前， 光纤1 的输出功为最大， 而光纤2 的输出光为零。但随着拉锥长度的增加， 光纤1 中的光功将逐渐减小， 而光纤 2 中的光功将逐渐增加。如果拉锥到一定长度，光纤1 中光功将 被全部转换(耦合) 到光纤2 中，但如果继续拉长，光纤2 中的光功又会 回到光纤1 中。,熔融拉锥型器件的生产主要过程,3a “光纤1 和 2 之间的光功转换规律,熔拉长度,光功,1.00,0.5,0,0 10000 20000 30000 40000,输出端1,输出端2,这里假定输入光纤1的起始光功为单位光功， 而熔拉长度为相对长度。,熔融拉锥型器件的生产主要过程,3a

21、“光纤1 和 2 之间的光功转换规律,因此， 从图中可看出，当熔拉长度达到一定距离时，光纤1的输出光功曲线和光纤2的光功曲线第一次相交，这就意味着，如果拉锥在这里结束，光纤1的输出端光功和光纤2的输出端光功是相等的，各占50。也就是说，100的光功从光纤1的输入端输入，经过熔拉区后，光功被一分为二，如果把它包装好，就成为一个最基本的器件。这就是我们平时所称的50:50 1x2 分路器。 显然，当拉锥长度小于做50:50的分路器长度，我们就可得到其他的分光。拉锥长度越短，我们就可得到分光比越悬殊的器件。 同时，我们也可从上面的曲线看到，随着拉锥长度的增加，50:50 (或其他) 的分光比可周期性

22、出现。但在实际生产过程中，我们需要将拉锥长度停在第一次达到你所需要得分光。这样，一方面可节约拉锥时间，可生产更多的器件，另一方面，由于拉锥长度的缩短，器件的总包装长度也会缩短，可提高器件的性能的稳定性。当然也可以改善其他性能指标。,熔融拉锥型器件的生产主要过程,3b “光纤1 和 2 之间的光功转换规律,实际上，二光纤之间的光转换(耦合)可用下列公式表示，,0.5,0.5,Z,这里，Z 是熔锥区的长度，C( , z)是二光纤间的相互作用系数(耦合系数), 它不尽跟工作波长有正比关系，而且跟锥区横截面形状和尺寸有关(跟尺寸成反比)。对于一个50:50的分路器而言， C( , z).Z=/4 。因

23、此，我们只要适当控制拉锥长度，我们就可以得到不同的分光比分路器。,光纤1,光纤2,熔融拉锥型器件的生产主要过程,3c “光纤1 和 2 之间的光功转换规律,需要特别指出的是分光比跟波长有关。因此，对于一个特定的分路器而言，我们一定会注明它的工作波长。下图是一个典型50:50分路器分光比随波长的变化曲线，它的工作波长是1.55m(微米),波长, m,光功,1.0,0.5,0.0,1.20 1.30 1.40 1.50 1.60,光纤1输出,光纤2输出,熔融拉锥型器件的生产主要过程,3d “光纤1 和 2 之间的光功转换规律,波长, m,光功,1.0,0.5,0.0,1.20 1.30 1.40

24、1.50 1.60,光纤1输出,光纤2输出,根据前面的描述，分光比随波长的变化，分光比的变化快慢，我们 称它为灵敏度。在实际的拉锥过程中，可任意控制其灵敏度,熔融拉锥型器件的生产主要过程,3e “光纤1 和 2 之间的光功转换规律,Z,光纤1,光纤2,当波长连续变化到一个特定波长时, 我们会发现，几乎100的光功从 一个输出端口输出，而当波长连续变到另一个特点波长时，几乎100 的光功从另一个输出端口输出。也就是说，当二个特定波长的光纤1 的 输入端口输入，经过这个特定器件后，一个波长的光从光纤1 的输出端 口输出，而另一个波长的光从光纤2 的输出端口输出。 所以，该器件具 有分开二个特定波长

25、的光。根据光学可逆原理，如果这二个特定波长的 光分别从光纤1 和2 的输出端口输入，它们就会同时从光纤1 的输入端口 出， 具有合并二各分别在不同光纤里的光功到一根光纤中。因此，该器 件同时具有分开或合并二个不同波长的功能。我们称它为波分复用器 简称为WDM (wavlengh-division multiplexer),1, 2,2,1,4 器件封装,光纤 2,光纤 1,光纤 2,光纤 1,光纤 2,光纤 1,光纤 2,光纤 1,a 通过封装平台，自动地将V形石英槽移到特定位置,b 开动加热器，并将热固化胶滴入适当位置光纤.,Comcore Technologies Property Inf

26、ormation ,43,Company Essential Technologies,SuperfusionTM Technology UnifusionTM Technology AllwavelengthTM Technology MicrobendTM Technology,Combination of,The most advanced manufacturing process,Comcore Technologies Property Information ,44,Highlight of Fabrication:,SuperfusionTM Technology,Normal

27、 Process,Comcore Techs process,No Dumbbell Shape,Stick together,Fully-fused together,Heating Temperature: around 1000C around 1700C,Comcore Technologies Property Information ,45,Highlight of Fabrication:,SuperfusionTM Technology,Cross-sectional Shape in Package,Comcore Technologies Property Informat

28、ion ,46,Product Features 1. The structure of coupling region is very strong, the cross-sectional shape looks like a twin core fiber. 2. Optical characteristics of devices are , relatively speaking, insensitive to surrounding environment. 3. Very small twisted effect due to almost circularly symmetri

29、c structure of cross-section. 4. Improve polarization dependent loss and wavelength isolation for WDMs.,SuperfusionTM Technology,Comcore Technologies Property Information ,47,Light traces in coupling region for 980/1550nm WDM by using Comcore Technologies process,SuperfusionTM Technology,Comcore Tec

30、hnologies Property Information ,48,Wavelength responses of a Comcore Techs 980/1550nm WDM,SuperfusionTM Technology,Comcore Technologies,Comcore Technologies Property Information ,49,1550 nm 980 nm,1550 nm,980 nm,Coupling Region,Light traces in coupling region for 980/1550nm WDM by using a normal pro

31、cess,SuperfusionTM Technology,Comcore Technologies Property Information ,50,Wavelength responses of a normal 980/1550nm WDM,Technology and Fabrication of 980/1550 nm WDMs,SuperfusionTM Technology,Comcore Technologies Property Information ,51,Wavelength responses for 1480/1550nm WDM,Technology and Fa

32、brication of 1475/1558 nm WDMs,SuperfusionTM Technology,Comcore Technologies,A competitors,Comcore Technologies Property Information ,52,Comparison for Overall Features,Technology and Fabrication of 1475/1558 nm WDMs,SuperfusionTM Technology,Fully Strong Fused No Twisted Stress Larger Diameter Ultra

33、-Higher Reliability Stable Performance,Weakly Stick Twisted Stress Smaller Diameter Lower Reliability Unstable Performance,Comcore Technologies,General Vendors,Comcore Technologies Property Information ,53,UnifusionTM Technology,Highlight of Fabrication Process,For making Monolithically-Fused Fiber

34、Broadband Splitters such as 1x3, 1x4 Splitters,No Pre-Tapering Process,Comcore Technologies Property Information ,54,UnifusionTM Technology,No Pre-Tapered Fibers High Reliability Low PDL Compact Packaging Size Single Fusion Region for 1xN Splitters,Product Features:,Narrowband:+/-10nm, Broadband:+/-

35、40nm, Two Windows:1310 &1550+/-40nm,Comcore Technologies Property Information ,55,Fused Fiber Products,COMCORE 800800809,100%,1%,1%,1x3 1:98:1 Taps,98%,UnifusionTM Technology,Comcore Technologies Property Information ,56,Fused Fiber Products,COMCORE 800800807,100%,33%,33%,1x3 33:33:33 Splitter,33%,U

36、nifusionTM Technology,Comcore Technologies Property Information ,57,Fused Fiber Products,COMCORE 800800808,100%,49%,49%,1x3 49:2:49 Tap,2%,UnifusionTM Technology,Comcore Technologies Property Information ,58,Fused Fiber Products,COMCORE 800800811,100%,25%,25%,1x4 25:25:25:25 Splitter,25%,25%,Unifusi

37、onTM Technology,Comcore Technologies Property Information ,59,Product 1: Wavelength responses of 1x3 single-window splitter,UnifusionTM Technology,Comcore Technologies,Comcore Technologies Property Information ,60,Product 2: Wavelength responses of 1x3 dual-window splitter,UnifusionTM Technology,Com

38、core Technologies,Comcore Technologies Property Information ,61,Product 3: Typical wavelength responses for a single window 1x4 splitter,UnifusionTM Technology,Comcore Technologies,Comcore Technologies Property Information ,62,Product 4: Typical wavelength response for a dual-window 1x4 splitter,Uni

39、fusionTM Technology,Comcore Technologies,Comcore Technologies Property Information ,63,Product5: No-PDL 1x2 Broadband 50:50 Splitter (0.01dB),1.2 Coupling system composed of three fibers with linear distribution,UnifusionTM Technology,Comcore Technologies,Comcore Technologies Property Information ,6

40、4,UnifusionTM Technology,Level 1,Level 2,Level 3,1x8 Splitter,Application1,Comcore Technologies Property Information ,65,UnifusionTM Technology,Level 1,Level 2,1x9 Splitter,Application2,Comcore Technologies Property Information ,66,UnifusionTM Technology,Level 1,Level 2,Level 3,1x16 Splitter,Level 4

41、,Application3,Comcore Technologies Property Information ,67,UnifusionTM Technology,Level 1,Level 2,Level 3,1x15 Splitter,Application4,Comcore Technologies Property Information ,68,AllwavelengthTM Technology,Highlight of Fabrication:,No Water-Absorption Peak at 1385nm,Comcore Technologies Property In

42、formation ,69,AllwavelengthTM Technology,Typical Fiber Attenuation versus Wavelength,Lucents AllwaveTM Fiber Attenuation versus Wavelength,Comcore Technologies Property Information ,70,AllwavelengthTM Technology,Excess Loss versus Wavelength for Fused Fiber Products,Normal FBT Process,Allwavelength

43、Process,Comcore Technologies,Comcore Technologies,Comcore Technologies Property Information ,71,AllwavelengthTM Technology,Non-Allwavelength Allwavelength,Excess Loss/ Insertion Loss versus Wavelength for Typical 1x2 Splitter,Comcore Technologies Property Information ,72,MicrobendTM Technology,Highl

44、ight of Fabrication:,High Return Loss for 1x2 Configuration,Comcore Technologies Property Information ,73,MicrobendTM Technology,Regular Termination Process 50dB for Short-Term, unstable,Comcores Termination Process 60dB for Permanent, stable,UV glue,Glue-free,Comcore Technologies Property Informati

45、on ,74,Introduction of Technologies and Products,Fused Fiber Product Concept Companys Essential Technologies Product Reliability Manufacturing Capabilities and Capacities Development Trends of Fused Fiber Products,Comcore Technologies Property Information ,75,Results of Damp Heat Test for 1x2 Splitter,Product Reliability,Comcore Technologies,(85C/RH85%),Comcore Technologies Property Information ,76,Results of Damp Heat Test