寧波東大通信光分路器說(shuō)明:
光分路器就是光纖分路器,也稱為“非波長(zhǎng)選擇性光分支器件”,用于實(shí)現(xiàn)特定波段光信號(hào)的功率分路及再分配功能的光纖器件。主要用于將光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的光信號(hào)進(jìn)行耦合、分支、分配。光分路器可以作為獨(dú)立的器件在OLT 節(jié)點(diǎn)、光分配點(diǎn)、用戶接入點(diǎn)使用,也可以置于其他局端配線設(shè)施、光分配點(diǎn)和用戶接入點(diǎn)設(shè)施內(nèi)(一體化設(shè)計(jì)或可插拔式)使用。它是光纖鏈路中zui重要的無(wú)源器件之一,是具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的光纖匯接器件,常用M×N來(lái)表示一個(gè)分路器有M個(gè)輸入端和N個(gè)輸出端。在光纖CATV系統(tǒng)中使用的光分路器一般都是1×2、1×3以及由它們組成的1×N光分路器。
光分路器*分類 1、光分路器按照制作工藝分為熔融拉錐式(FBT Splitter)和平面光波導(dǎo)式(PLC Splitter)兩種。
熔融拉錐光纖分路器(fused bi-conical tap 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。
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。
2、光分路器按原理可以分為熔融拉錐型(FBT)和平面波導(dǎo)型(PLC)兩種;
3、光分路器從端口形式可以劃分, 包括X形(2x2)耦合器、Y形(1x2)耦合器、星形(NxN,N>2)耦合器以及樹形(1xN, N>2)耦合器等
4、光分路器按分光比可分為均分器件和非均分器件。
光分路器*結(jié)構(gòu) 光分路器具體結(jié)構(gòu)可以包含如下5 種:
?光分路器的輸入和輸出側(cè)均提供連接器(連接器型光分路器)。
?光分路器的輸入和輸出側(cè)均提供尾纖(尾纖型光分路器)。
?光分路器的輸入側(cè)提供熔接單元,輸出側(cè)提供連接器(連接器型熔配一體化光分路器)。
?光分路器的輸入側(cè)提供熔接單元,輸出側(cè)提供尾纖(尾纖型熔配一體化光分路器)。
?光分路器的輸入和輸出側(cè)均提供熔接單元(熔接型一體化光分路器)
光分路器*工作原理 光分路器通過(guò)改變光纖間的消逝場(chǎng)相互耦合(耦合度,耦合長(zhǎng)度)以及改變光纖纖半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)不同大小分支量,反之也可以將多路光信號(hào)合為一路信號(hào)叫做合成器。熔錐型光纖耦合器因制作方法簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、容易與外部光纖連接成為一整體,而且可以耐孚機(jī)械振動(dòng)和溫度變化等優(yōu)點(diǎn),目前成為市場(chǎng)的主流制造技術(shù)。
熔融拉錐法就是將兩根(或兩根以上)除去涂覆層的光纖以一定的方法靠擾,在高溫加熱下熔融,同時(shí)向兩側(cè)拉伸,zui終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu),通過(guò)控制光纖扭轉(zhuǎn)的角度和拉伸的長(zhǎng)度,可得到不同的分光比例。zui后把拉錐區(qū)用固化膠固化在石英基片上插入不銹銅管內(nèi),這就是光分路器。這種生產(chǎn)工藝因固化膠的熱膨脹系數(shù)與石英基片、不銹鋼管的不*,在環(huán)境溫度變化時(shí)熱脹冷縮的程度就不*,此種情況容易導(dǎo)致光分路器損壞,尤其把光分路放在野外的情況更甚,這也是光分路容易損壞得zui主要原因。對(duì)于更多路數(shù)的分路器生產(chǎn)可以用多個(gè)二分路器組成。
而PLC分路器采用半導(dǎo)體工藝(光刻、腐蝕、顯影等技術(shù))制作。光波導(dǎo)陣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實(shí)現(xiàn)1、1等分路;然后,在芯片兩端分別耦合輸入端以及輸出端的多通道光纖陣列并進(jìn)行封裝。
與熔融拉錐式分路器相比,PLC分路器的優(yōu)點(diǎn)有:(1)損耗對(duì)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,可以直接安裝在現(xiàn)有的各種交接箱內(nèi),不需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。
同時(shí),PLC分路器的主要缺點(diǎn)有:(1)器件制作工藝復(fù)雜,技術(shù)門檻較高,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)很少。(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)。
光分路器*技術(shù)指標(biāo) (1) 插入損耗。
光分路器的插入損耗是指每一路輸出相對(duì)于輸入光損失的dB數(shù),其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:Ai=-10lg Pouti/Pin ,其中Ai是指第i個(gè)輸出口的插入損耗;Pouti是第i個(gè)輸出端口的光功率;Pin是輸入端的光功率值。
(2) 附加損耗。
附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對(duì)于輸入光功率損失的DB數(shù)。值得一提的是,對(duì)于光纖耦合器,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(guò)程的固有損耗,這個(gè)損耗越小越好,是制作質(zhì)量?jī)?yōu)劣的考核指標(biāo)。而插入損耗則僅表示各個(gè)輸出端口的輸出功率狀況,不僅有固有損耗的因素,更考慮了分光比的影響。因此不同的光纖耦合器之間,插入損耗的差異并不能反映器件制作質(zhì)量的優(yōu)劣。對(duì)于1*N單模標(biāo)準(zhǔn)型光分路器附加損耗如下表所示:
分路數(shù) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16
附加損耗DB 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2
(3) 分光比。
分光比定義為光分路器各輸出端口的輸出功率比值,在系統(tǒng)應(yīng)用中,分光比的確是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)光節(jié)點(diǎn)所需的光功率的多少,確定合適的分光比(平均分配的除外),光分路器的分光比與傳輸光的波長(zhǎng)有關(guān),例如一個(gè)光分路在傳輸1.31 微米的光時(shí)兩個(gè)輸出端的分光比為50:50;在傳輸1.5μm的光時(shí),則變?yōu)?0:30(之所以出現(xiàn)這種情況,是因?yàn)楣夥致菲鞫加幸欢ǖ膸挘捶止獗然静蛔儠r(shí)所傳輸光信號(hào)的頻帶寬度)。所以在訂做光分路器時(shí)一定要注明波長(zhǎng)。
(4) 隔離度。
隔離度是指光分路器的某一光路對(duì)其他光路中的光信號(hào)的隔離能力。在以上各指標(biāo)中,隔離度對(duì)于光分路器的意義更為重大,在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中往往需要隔離度達(dá)到40dB以上的器件,否則將影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。
另外光分路器的穩(wěn)定性也是一個(gè)重要的指標(biāo),所謂穩(wěn)定性是指在外界溫度變化,其它器件的工作狀態(tài)變化時(shí),光分路器的分光比和其它性能指標(biāo)都應(yīng)基本保持不變,實(shí)際上光分路器的穩(wěn)定性*取決于生產(chǎn)廠家的工藝水平,不同廠家的產(chǎn)品,質(zhì)量懸殊相當(dāng)大。在實(shí)際應(yīng)用中,本人也確實(shí)碰到很多質(zhì)量低劣的光分路器,不僅性能指標(biāo)劣化快,而且損壞率相當(dāng)高,作于光纖干線的重要器件,在選購(gòu)時(shí)一定加以注意,不能光看價(jià)格,工藝水平低的光分路價(jià)格肯定低。
此外,均勻性、回波損耗、方向性、PDL都在光分路器的性能指標(biāo)中占據(jù)非常重要的位置。
光分路器*功能及用途 光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要將光信號(hào)進(jìn)行耦合、分支、分配,實(shí)現(xiàn)這些功能的是光分路器 (Splitter )或耦合器(coupler)。光分路器又稱光功率(Optical power ) 分配器或分光器,是光纖鏈路中zui重要的光無(wú)源器件(Optical Passive Devices) 之 一,是具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的光纖匯接器件,常用M× N來(lái)表示一個(gè)分 路器有M個(gè)輸入端和N個(gè)輸出端。在光纖CATV系統(tǒng)中使用的光分路器一般都是 1× 2、 1× 3以及由它們組成的1× N光分路器。 光分路器主要是作為連接OLT(光線路終端)和ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)的核心元器件。
光分路器*封裝流程 (1)耦合對(duì)準(zhǔn)的準(zhǔn)備工作:先將波導(dǎo)清洗干凈后小心地安裝到波導(dǎo)架上;再將光纖清洗干凈, 一端安裝在入射端的精密調(diào)整架上,另一端接上光源(先接632.8nm的紅光光源,以便初步 調(diào)試通光時(shí)觀察所用)。
(2)借助顯微觀測(cè)系統(tǒng)觀察入射端光纖與波導(dǎo)的位置,并通過(guò)計(jì)算機(jī)指令手動(dòng)調(diào)整光纖與波 導(dǎo)的平行度和端面間隔。
(3)打開激光光源,根據(jù)顯微系統(tǒng)觀測(cè)到的X軸和Y軸的圖像,并借助波導(dǎo)輸出端的光斑初步 判斷入射端光纖與波導(dǎo)的耦合對(duì)準(zhǔn)情況,以實(shí)現(xiàn)光纖和波導(dǎo)對(duì)接時(shí)良好的通光效果。
(4)當(dāng)顯微觀測(cè)系統(tǒng)觀察到波導(dǎo)輸出端的光斑達(dá)到理想的效果后,移開顯微觀測(cè)系統(tǒng)。
(5)將波導(dǎo)輸出端光纖數(shù)組(FA)的*和第八通道清洗干凈,并用吹氣球吹干。再采用步 驟(2)的方法將波導(dǎo)輸出端與光纖數(shù)組連接并初步調(diào)整到合適的位置。然后將其連接到雙通道 功率計(jì)的兩個(gè)探測(cè)接口上。
(6)將光纖數(shù)組入射端6.328微米波長(zhǎng)的光源切換為1.310/1.550微米的光源,啟動(dòng)光功率 搜索程序自動(dòng)調(diào)整波導(dǎo)輸出端與光纖數(shù)組的位 置,使波導(dǎo)出射端接收到的光功率值z(mì)ui大,且 兩個(gè)采樣通道的光功率值應(yīng)盡量相等(即自動(dòng)調(diào)整輸出端光纖數(shù)組,使其與波導(dǎo)入射端實(shí)現(xiàn)精 確的對(duì)準(zhǔn),從而提高整體 的耦合效率)。 圖8分支PLC分路器芯片封裝結(jié)構(gòu)
(7)當(dāng)波導(dǎo)輸出端光纖數(shù)組的光功率值達(dá)到zui大且盡量相等后,再進(jìn)行點(diǎn)膠工作。
(8)重復(fù)步驟(6),再次尋找波導(dǎo)輸出端光纖數(shù)組接收到的光功率zui大值,以保證點(diǎn)膠后波 導(dǎo)與光纖數(shù)組的*耦合對(duì)準(zhǔn),并將其固化,再進(jìn)行后續(xù)操作,完成封裝。