光分路器技術(shù)及原理

　　本文主要介紹光分路器技術(shù)及原理。光分路器：適用于將一根光纖信號(hào)分解為多路光信號(hào)輸出。

　　光分路器的作用：①把一道主光源通過(guò)分路器把光分成1-N份的光路出去;②是把1-N份的光路通過(guò)分路器合成為1束主光源回收!

　　工作原理：在單模光纖傳導(dǎo)光信號(hào)的時(shí)候，光的能量并不完全是集中在纖芯中傳播，有少量是通過(guò)靠近纖芯的包層中傳播的，也就是說(shuō)，在兩根光纖的纖芯足夠靠近的話，在一根光纖中傳輸?shù)墓獾哪?chǎng)就可以進(jìn)入另外一根光纖，光信號(hào)在兩根光纖中得到重新的分配

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)：目前有兩種類(lèi)型光分路器可以滿足分光的需要：一種是傳統(tǒng)光無(wú)源器件廠家利用傳統(tǒng)的拉錐耦合器工藝生產(chǎn)的熔融拉錐式光纖分路器(Fused Fiber Splitter)，一種是基于光學(xué)集成技術(shù)生產(chǎn)的平面光波導(dǎo)分路器(PLC Splitter)，這兩種器件各有優(yōu)點(diǎn)，用戶可根據(jù)使用場(chǎng)合和需求的不同，合理選用這兩種不同類(lèi)型的分光器件，以下對(duì)兩種器件作簡(jiǎn)單介紹，供參考。

　　熔融拉錐光纖分路器(Fused Fiber Splitter)

　　熔融拉錐技術(shù)是將兩根或多根光纖捆在一起，然后在拉錐機(jī)上熔融拉伸，并實(shí)時(shí)監(jiān)控分光比的變化，分光比達(dá)到要求后結(jié)束熔融拉伸，其中一端保留一根光纖(其余剪掉)作為輸入端，另一端則作多路輸出端。目前成熟拉錐工藝一次只能拉1×4以下。1×4以上器件，則用多個(gè)1×2連接在一起。再整體封裝在分路器盒中。

　　這種器件主要優(yōu)點(diǎn)有(1)拉錐耦合器已有二十多年的歷史和經(jīng)驗(yàn)， 許多設(shè)備和工藝只需沿用而已， 開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)只有PLC的幾十分之一甚至幾百分之一(2)原材料只有很容易獲得的石英基板， 光纖， 熱縮管， 不銹鋼管和少些膠， 總共也不超過(guò)一美元. 而機(jī)器和儀器的投資折舊費(fèi)用更少，1×2、1×4等低通道分路器成本低。(3)分光比可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以制作不等分分路器。

　　主要缺點(diǎn)有(1)損耗對(duì)光波長(zhǎng)敏感，一般要根據(jù)波長(zhǎng)選用器件，這在三網(wǎng)合一使用過(guò)程是致命缺陷，因?yàn)樵谌W(wǎng)合一傳輸?shù)墓庑盘?hào)有1310nm、1490nm、1550nm等多種波長(zhǎng)信號(hào)。

　　(2)均勻性較差，1X4標(biāo)稱最大相差1.5dB左右，1×8以上相差更大，不能確保均勻分光，可能影響整體傳輸距離。(3)插入損耗隨溫度變化變化量大(TDL)(4)多路分路器(如1×16、1×32)體積比較大，可靠性也會(huì)降低，安裝空間受到限制。

　　平面光波導(dǎo)功率分路器(PLC Optical Power Splitter)

　　平面光波導(dǎo)技術(shù)是用半導(dǎo)體工藝制作光波導(dǎo)分支器件，分路的功能在芯片上完成，可以在一只芯片上實(shí)現(xiàn)多達(dá)1X32以上分路，然后，在芯片兩端分別耦合封裝輸入端和輸出端多通道光纖陣列。

　　這種器件的優(yōu)點(diǎn)有(1)損耗對(duì)傳輸光波長(zhǎng)不敏感，可以滿足不同波長(zhǎng)的傳輸需要。(2)分光均勻，可以將信號(hào)均勻分配給用戶。(3)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小(博創(chuàng)科技 1×32 尺寸：4×7×50mm)，可以直接安裝在現(xiàn)有的各種交接箱內(nèi)，不需特殊設(shè)計(jì)留出很大的安裝空間。 (4)單只器件分路通道很多，可以達(dá)到32路以上。(5)多路成本低，分路數(shù)越多，成本優(yōu)勢(shì)越明顯。 主要缺點(diǎn)有：(1)器件制作工藝復(fù)雜，技術(shù)門(mén)檻較高，目前芯片被國(guó)外幾家公司壟斷，國(guó)內(nèi)能夠大批量封裝生產(chǎn)的企業(yè)也只有博創(chuàng)科技等很少幾家。(2)相對(duì)于熔融拉錐式分路器成本較高，特別在低通道分路器方面更處于劣勢(shì)。

　　總結(jié)

　　1、兩種器件的主要參數(shù)對(duì)比總結(jié)如下：

　　這兩種器件在性能價(jià)格方面各有優(yōu)勢(shì)，兩種工藝技術(shù)也都在不斷升級(jí)，不斷克服各自的缺點(diǎn)。拉錐式分路器正在解決一次性拉錐數(shù)量不多和均勻性不良等問(wèn)題;光波導(dǎo)分路器也在降低成本方面作不懈努力，目前兩種器件在1X8以上成本已相差無(wú)幾，隨著分路通道的增加平面波導(dǎo)型分路器價(jià)格更優(yōu)。 2、如何選擇器件 如何選用這兩種器件，關(guān)鍵要從使用場(chǎng)合和用戶的需求方面考慮。在一些體積和光波長(zhǎng)不是很敏感的應(yīng)用場(chǎng)合，特別是分路少的情況下，選用拉錐式光分路器比較實(shí)惠，如獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸選用1310nm拉錐式分路器，電視視頻網(wǎng)絡(luò)可選擇1550nm的拉錐式分路器;在三網(wǎng)合一、FTTH等需要多個(gè)波長(zhǎng)的光傳輸而且用戶較多的場(chǎng)合下，應(yīng)選用光波導(dǎo)分路器。 目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)公司進(jìn)行FTTH試驗(yàn)網(wǎng)多采用拉錐式分路器，這是由于許多設(shè)計(jì)人員對(duì)PLC器件還不熟悉，國(guó)內(nèi)也很少有公司生產(chǎn)這種器件。日本和美國(guó)FTTH真正商業(yè)運(yùn)行的市場(chǎng)幾乎全部采用平面光波導(dǎo)分路器。

　　定做光分路器時(shí)需要提供哪些技術(shù)要求?

　　(1)指定用熔融拉錐型(光纖耦合型)光分路器。這種光分路器生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，具有較好的性能，在CATV系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　(2)確定結(jié)構(gòu)形式。在機(jī)房里一般用19寸機(jī)架式、FC/APC或SC/APC接頭。如用在樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)，需要把分路器安裝熔接在接續(xù)盒內(nèi)，則要求分路器不帶機(jī)殼，不帶接頭，尺寸大約為80mm*60mm*15mm(不含引出光纖)。

　　(3)確定中心波長(zhǎng)和帶寬。波長(zhǎng)類(lèi)型分為單一波長(zhǎng)1310nm、單一波長(zhǎng)1550nm、寬帶型(1310nm&1550nm)。帶寬類(lèi)型分為窄帶型±20nm、寬帶型±40nm。一般情況下，選擇單一波長(zhǎng)、窄帶型的光分路器，既能滿足使用，又能節(jié)省成本。

　　(4)要求附加損耗的上限如下：

　　(5) 確定分光比，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，如82.3% 。

　　波分比：光分路器將1路光信號(hào)分為N路信號(hào)，N=2叫光二分路器，N=4叫光四分路器，依此類(lèi)推。一般1∶N 的光分路器均由一分為二和一分為三的光分路器組合而成。光分路器將一路光信號(hào)按不同功率比例分成多路的光信號(hào)輸出，實(shí)際的光纜傳輸干線中，常用光分路器將一路光信號(hào)分成強(qiáng)度不等的幾路輸出，光強(qiáng)較大的一路傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)距離，光強(qiáng)較弱的一路傳輸?shù)捷^近距離，使各個(gè)光節(jié)點(diǎn)的光功率近似相等。

　　(6)OMSP (Optical Multiplex Section Protect) 光復(fù)用段保護(hù)

　　這種技術(shù)是只在光路上進(jìn)行1+1保護(hù)，而不對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。在發(fā)端和收端分別使用1×2光分路器或光開(kāi)關(guān)，在發(fā)送端對(duì)合路的光信號(hào)進(jìn)行分離，在接收端對(duì)光信號(hào)進(jìn)行選路。光復(fù)用段保護(hù)只有在獨(dú)立的兩條光纜中實(shí)施才有實(shí)際意義。