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無源光分支器
閱讀�4936�(shí)間:2017-05-25 10:39:49

    隨著寬帶需求的不斷�(fā)�,特別是在實(shí)�(xiàn)光纖到戶的工程建�(shè)中,為充分利用光纖帶寬資源減少出局光纜�(shù)�,減少了線路�(cè)�(shè)備端口占用。無�分支�在光纖接入網(wǎng)中將具有舉足輕重的作��
    無源光網(wǎng)�(luò)(PON)是目前解決接入�(wǎng)、實(shí)�(xiàn)FTTx的吸引力的技�(shù)。所謂“無源”是指光分配�(wǎng)�(luò)(ODN)中不含有任何有源電子器件及電源,全部由光分路器(splitter)等無源器件組成�
    無源光網(wǎng)�(luò)按信號分配方式可以分為功率分割型無源光網(wǎng)�(luò)(PSPON)和波分�(fù)用型無源光網(wǎng)�(luò)(WDMPON�。目前的APON、BPON、EPON和GPON均屬于PSPON。PSPON采用星型耦合�分路,上/下行傳送采用TMMA/TDM方式�(shí)�(xiàn)信道帶寬共享,分路器通過功率分配將光線路終端(OLT)發(fā)出信號分配到各�(gè)光網(wǎng)�(luò)單元(ONU)上。WDMPON是將波分�(fù)用技�(shù)�(yùn)用在PON�,它的分路是通過波長分路器(主要由陣列波�(dǎo)光柵(AWG)構(gòu)成),將下行信號解復(fù)用后分配給指定的ONU,同�(shí)把上行信號復(fù)用到一根光纖后送到OLT。目前WDMPON系統(tǒng)面臨的困難是器件成本過高,多�(shù)仍處于實(shí)�(yàn)室的理論研究階段。本文暫不討論波分復(fù)用型無源光網(wǎng)�(luò)(WDMPON�,因此后面所討論的“無源光分支器”僅指功率分割型無源光分支器�

技�(shù)與原�

    分光器又稱光纖耦合器(coupler�,是將光信號從一條光纖中分至多條光纖中的元件,屬于光無源器件�(lǐng)�。分光器按原理可以分為熔融拉錐型(FBT)和平面波導(dǎo)型(PLC)兩種�
    熔融拉錐技�(shù)是將�(jīng)過處理的兩根光纖緊靠在一�,在拉錐�(jī)上加熱使其熔融拉伸。當(dāng)位于熔合區(qū)�(nèi)的纖芯面積已�(jīng)小到了無法維持各自導(dǎo)模的程度,這時(shí)熔融區(qū)就形成了一�(gè)新的合成波導(dǎo),信號被耦合成這一波導(dǎo)的兩�(gè)基模,這兩�(gè)模之間隨拉伸長度的漲落導(dǎo)致了能量的轉(zhuǎn)�,一根光纖中的一部分光耦合到另一根光纖中,最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)�(jié)�(gòu)。隨著光纖扭�(zhuǎn)的角度和拉伸的長度變�,分光比例也不同。熔融拉錐系�(tǒng)通過�(shí)�(shí)�(jiān)控分光比的變化來�(shí)�(xiàn)特定的分光比,分光比�(dá)到要求后�(jié)束熔融拉�。輸出端保留兩根光纖�(shí)�(xiàn)所需的分光比,輸入端可以根據(jù)�(yīng)用的需要保留兩根或一�,保留兩根光纖作為多路輸入的分光器稱X�;保留一根光纖作為輸入端,另一根入端光纖做終止處理的分光器稱Y�。目前成熟拉錐工藝一次可能拉1?4分光�,即4根光纖緊靠拉��1?4以上光分路器則用多�(gè)1?2光分路器級聯(lián)在一起,再整體封裝在分路器盒中�
    平面波導(dǎo)型分光器是微光學(xué)元件型產(chǎn)�,采用光刻技�(shù),在介質(zhì)或半�(dǎo)體基板上形成光波�(dǎo),實(shí)�(xiàn)分支分配功能。平面光波導(dǎo)技�(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�(shí)�(xiàn)1×32以上分路,然�,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。采用平面光波導(dǎo)技�(shù)能做成不同結(jié)�(gòu)與功能的集成光波�(dǎo)型耦合��
    熔錐拉錐型分光器制作方法簡單,成本較低,技�(shù)成熟,目前國�(nèi)生產(chǎn)廠家眾多,可選范圍大。在低分路比�1?2�2?2�1?4�2?4)的情況�,熔融拉錐型分光器具有價(jià)格優(yōu)�,但在高分路比(1?16�1?32等)的情況下,熔融拉錐型分光器級�(lián)�(fù)雜,性能和成本與平面波導(dǎo)型分光器相比均處于劣��
    平面波導(dǎo)型分路器制作�(shè)備較為昂貴,技�(shù)門檻較�,芯片被國外幾家公司壟斷,國�(nèi)能夠大批量封裝生�(chǎn)的企�(yè)集中在幾家大的光器件廠商。相比于熔融拉錐型分光器,平面波�(dǎo)型分光器具有體積小、性能�(wěn)�、技�(shù)指標(biāo)較好等優(yōu)�,在高分路比的情況下�(yōu)勢比較明��

技�(shù)參數(shù)

    作為無源器件,分光器的主要技�(shù)參數(shù)有分路數(shù)、分光比、帶�、附加損耗、插入損耗及其均勻�、回波損耗和方向��
    分路�(shù)
    分路�(shù)表征分光器輸入和輸出端�(gè)�(shù)信息,例�2�(gè)輸入��16�(gè)輸出端的分光器描述為2?16分光��
    分光�
    分光比定義為分光器各輸出端口的輸出功率比值,例如一�(gè)1?2平均分光的分光器,分光比�50:50�
    帶寬
    帶寬指分光比基本不變�(shí)所傳輸光信號的頻帶寬度�
    附加損�
    附加損耗定義為分光器所有輸出端口的光功率總和與輸入端光功率之比。附加損耗是體現(xiàn)器件制造工藝質(zhì)量的指標(biāo),反映的是器件制作過程的固有損耗,這�(gè)損耗越小越�,是制作�(zhì)量優(yōu)劣的考核指標(biāo)�
    插入損�
    分光器的插入損耗定義為分光器一�(gè)輸出端光功率與輸入端光功率之比,�。插入損耗包括兩方面因素,一部分是附加損�,另一部分是分光比的因素。器件的分光比不�,插入損耗各有差��
    插損均勻�
    均勻性也稱分光比容差,是指均勻分光的多端口分光器,各輸出端口光功率的變化��
    回波損�
    回波損耗又稱為反射損�,定義為分光器一�(gè)輸出端口的后向反射光功率與輸入光功率之比?;夭〒p耗越大越�,以減少反射光對光源和系�(tǒng)的影��
    方向�
    分光器的方向性是衡量器件定向傳輸特性的參數(shù)�

選用

    目前有兩種類型功率分割型光分支器可以滿足分光的需要:一種是利用傳統(tǒng)的拉錐耦合器工藝生�(chǎn)的熔融拉錐式光纖分路器(FBTSplitter�;一種是基于光學(xué)集成技�(shù)生產(chǎn)的平面光波導(dǎo)分路器(PLCSplitter��
    熔融拉錐技�(shù)是將兩根或多根光纖捆在一�,然后在拉錐�(jī)上熔融拉�,并�(shí)�(shí)�(jiān)控分光比的變化,分光比達(dá)到要求后�(jié)束熔融拉�,其中一端保留一根或兩根光纖作為輸入�,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�(gè)1×2連接在一起,再整體封裝在分路器盒��
    平面光波�(dǎo)技�(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�(shí)�(xiàn)多達(dá)1×32以上分路,然�,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�

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