无源光分路器.ppt

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1、无源光分路器,川通服物流分公司 检测检验中心 2015.07.14,目录,1.定义及原理 2.分类 2.1 熔融拉锥光分路器 2.2 PLC平面波导分路器 3.光分路器主要参数 4. 两类分路器的对比,1.光分路器的定义及原理,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的光纤汇接器件。常用Mx N表示一个光分路器有M个输入端和N个输出端。 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就可以进入另外一根光纤，光信号在两根

2、光纤中得到重新的分配。,2.光分路器的分类,从端口形式可以划分，包括X形（2x2）耦合器、Y形（1x2）耦合器、星形（NxN,N2）耦合器以及树形（1xN，N2）耦合器等； 按分光比可分为非均分器件和均分器件； 按光分路器原理可以分为熔融拉锥型(FBT)和平面波导型（PLC）两种。,2.1 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，反之也可以将多路光信号合为一路信号叫做合成器（combiner ）。熔融拉锥法就是将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以

3、一定的方法靠拢，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的特殊波导结构， 通过控制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基片上插入不锈钢管内，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，另一端则作多路输出端。目前成熟拉锥工艺一次只能拉14以下。14以上器件，则用多个12连接在一起，例如1x8可以由7个1x2构成，然后再封装即可。,熔融拉锥型光分路器(FBT),松套管类型：3.0mm,连接头,盒式,钢管

4、式,多路盒式,熔融拉锥光分路器识别,熔融拉锥光分路器（Fused Fiber Splitter）,熔融耦合,熔融拉锥光分路器（Fused Fiber Splitter）,2 x 2 耦合,100%,50%,50%,1 x 2 耦合,100%,50%,50%,2 x 2 抽头耦合器,100%,95%,5%,1 x 2抽头耦合器,100%,95%,5%,熔融拉锥光分路器（Fused Fiber Splitter）,1 x 8 树耦合器 返回,多路,熔融拉锥光分路器（Fused 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

5、发货,6. 装配,7. 研磨,熔融拉锥光分路器生产工艺,熔融拉锥光分路器生产工艺,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,熔融拉锥光分路器生产工艺,熔融拉锥光分路器生产工艺,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Planar Lightwave Circuit 的英文缩写，即平面光波导。

6、 PLC分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1XN分路；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(fiber array)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术。其中PLC分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键 。,2.2 平面波导分光分路器PLC,PLC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、小型化的基础工艺技术

7、，目前介绍的是光分路器（Splitter).,平面波导分光分路器工作原理,PLC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，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现分路, 一般而言，每个节点的分光比为50% :50%，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并进行封装波导的光路，如图1，2所示可见波导纹路。,PLC Splitter 主要原材料之一芯片,光纤阵列（Fiber Array）采用V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

8、纤移位。端面角度可按要求精确研磨。符合Telcordia GR-1209-CORE 和 GR-1221-CORE 标准。,PLC Splitter 主要原材料之二光纤阵列,光纤阵列主要依靠精密刻划的V槽来实现定位，光纤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（ 称为Pitch）和它们之间的纵向距离（称Deviation），二者的误差一般均控制在 0.5m ，相邻光纤中心间距为l=127um/250um,d2um，r=125um,如下图所示：,光纤阵列结构,V 型槽法是在高平面度的基片上刻V 型槽,将光纤排列并固定在V 型槽内。如果采用单晶硅作基底,所制作的V

9、型槽具有结构精确,一致性好等优点,对于分离型及密排列的光纤阵列均适用。,V槽制作,PLC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，然后用特定的耦合胶将其粘合在一起的技术。其中PLC分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键。PLC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。,关键过程控制(PLC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,（光纤配线，机房）,PLC Splitter应用,PLC Splitter产品种类介绍,

10、商品描述： 微型式分光器是为了适应在光缆接头盒、ODF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。 产品特点： 可以不用分支器实现0.9mm松套管光纤多通道直接输出，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YD/T1117-2001的行业标准要求。 产品应用： 安装在光缆接头盒内 、模块盒内、 配线箱内。 主要优点： 对波长不敏感、分光均匀性好、耐高低温和体积小等优点。,微型式PLC光分路器,PLC Splitter产品介绍,商品描述： 盒式分光器是为了适应在19寸标准机架及分光单元内安装设计制造， 产品特点： 体积小，外型美观。可根据客户需求提供不同种

11、类的连接头，标配为SC。或者不加工连接头，直接出尾纤，便于熔接。安装快捷，性能可靠、稳定 产品应用： 安装在19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；在光纤分支入户时，客户指定的设备内安装。 主要优点： 结构简单，加工容易。分光均匀性好，特别适用无源光网络。,盒式PLC光分路器,商品描述： 19英寸机架式系列分光器是为了适应在标准通讯机柜或ODF机架内安装而设计制造，其规格完全符合19寸标准通讯机柜要求。 产品特点： 19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，标配为SC。 安装在19英寸的OLT机柜内；在光纤分支入户时，提供的安装设备

12、是标准数字机柜；作为ODN使用时，需要放置于桌上时。 主要优点： 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，1U（43.5mm）高度。,机架式PLC光分路器,PLC Splitter产品介绍,商品描述： 托盘式PLC光分路器主要适用于ODF、交接箱等配线设备。 产品特点： 托盘式PLC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络(EPON，BPON，GPON等)中连接局端和终端设备并实现光信号的分路。 产品应用： 安装在交接箱、ODF架、配线箱等配线设备。 主要优点： 对波长不敏感、分光均匀性好、耐高低温和体积小等优点，技术性能符YD/T

13、1117-2001全光纤型分支器件技术条件等标准，并通过泰尔(TLC)产品认证。,托盘式PLC光分路器,PLC Splitter产品介绍,PLC Splitter产品介绍,插片式PLC光分路器,（1） 插入损耗（Insertion 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相对全部输入光功率的比值。公式为： ILi =-10lg Pouti/Pin ; 式中： ILi第i个输出端口的插入损耗，单位为dB(分贝）； Pouti 第i个输出端口的输出光功率，单位为mW(毫 瓦）； Pin输入端口的全部输入光功率，单位为mW(毫瓦）,3. 分路器常用指标,（2）方向性（Dir

14、ectivity） 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： DLij =-10lg Pj/Pi ； 式中： DLij第i端输入光功率对同一侧非注入光端口j的方向性，单位为dB; Pi第i端口注入光功率，单位为mW； Pj同一侧非注入光端口j的输出光功率，单位为mW。,3. 分路器常用指标,（3）均匀性（Uniformity） 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Pout的最小值与最大值之比，公式为： FL=-10lg(Pout)min/(Pout)max ； 式中： FLPLC光分路器的均匀性，单位为dB； （Po

15、ut）minPLC光分路器输出端口中最小输出光功率，单位为mW; （Pout)maxPLC光分路器输出端口中最大输出光功率，单位为mW。,3. 分路器常用指标,(4)偏振相关损耗（Polarization Dependent Loss） 传输光信号的偏振态在全偏振态变化时，PLC光分路器各输出端口输出光功率的最小值与最大值之比： 公式为: PDLj=-10lg(Poutj)min/(Poutj)max ; 式中： PDLj 第j个输出端口的偏振相关损耗，单位为dB; Poutj 第j个输出端口的输出光功率，单位为mW，j=1、2n。,3. 分路器常用指标,(5)回波损耗 （Return Los

16、s） 对PLC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，公式为: RLi= -10lgPr/Pi; 式中: RLi 输入端口i的回波损耗，单位为dB ; Pi入射到输入端口i的光功率，单位为mW；Pr从同一输入端接收到返回的光功率，单位为mW。,3. 分路器常用指标,3. 分路器常用指标,（6） 附加损耗（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功率损失的DB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

17、功率状况，不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。因此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1*N单模标准型光分路器附加损耗如下表所示：,3.分路器常用指标,（7） 分光比(Light splitting ratio) 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，例如一个光分路在传输1.31 m的光时两个输出端的分光比为50：50；在传输1.5m的光时，可能变为70：30（之所以出现这种情况，是因为光分路器都有一定的带宽，

18、即分光比基本不变时所传输光信号的频带宽度）。 PLC都是均分的。,对工作波长不敏感，插损均匀，可满足不同波长的传输需要 分光均匀性 工作温度在-40+85，插损随温度变化小 偏振相关损耗很小 器件体积很小，单只器件分路通道很多，可以达到128路以上。 多路成本低，分路数越多，成本优势越明显 可靠性强，只有两个故障点（芯片和光线阵列之间）,PLC分路器,需根据工艺调整工作窗工口，对波长敏感 分光比可调，但均匀性较差 工作温度在-5+75，插 损随温度变化较大 偏振相关损耗较大 器件体积较大，多路分路器体积大，可靠性也会降低，安装空间受到限制。 低路数成本较低，多路以上没有优势 可靠性较差，对于1

19、XN，有2n-3个故障点。,FBT分路器,4.两类分路器的对比,总结： 1.这两种器件在性能价格方面各有优势，两种工艺技术也都在不断升级，不断克服各自的缺点。拉锥式分路器正在解决一次性拉锥数量不多和均匀性不良等问题；光波导分路器也在降低成本方面作不懈努力，目前两种器件在1X8以X下成本已相差无几，随着分路通道的增加平面波导型分路器价格更优。 2、如何选择器件如何选用这两种器件，关键要从使用场合和用户的需求方面考虑。在一些体积和光波长不是很敏感的应用场合,特别是分路少的情况下，选用拉锥式光分路器比较实惠,如独立的数据传输选用1310nm拉锥式分路器，电视视频网络可选择1550nm的拉锥式分路器；在三网合一、FTTH等需要多个波长的光传输而且用户较多的场合下，应选用光波导分路器 。,4.两类分路器的对比,谢谢！,