光分路器技术及原理

8/13/2014,光分路器适用于将一根光纤信号分解为多路光信号输出,以下内容详细描述光分路的技术及原理。

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

　　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，光信号在两根光纤中得到重新的分配

　　技术实现：目前有两种类型光分路器可以满足分光的需要：一种是传统光无源器件厂家利用传统的拉锥耦合器工艺生产的熔融拉锥式光纤分路器（Fused Fiber Splitter），一种是基于光学集成技术生产的平面光波导分路器(PLC Splitter)，这两种器件各有优点，用户可根据使用场合和需求的不同，合理选用这两种不同类型的分光器件，以下对两种器件作简单介绍，供参考。

熔融拉锥光纤分路器（Fused Fiber Splitter）
　　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1×4以下。1×4以上器件，则用多个1×2连接在一起。再整体封装在分路器盒中。

　　这种器件主要优点有（1）拉锥耦合器已有二十多年的历史和经验， 许多设备和工艺只需沿用而已， 开发经费只有PLC的几十分之一甚至几百分之一（2）原材料只有很容易获得的石英基板， 光纤， 热缩管， 不锈钢管和少些胶， 总共也不超过一美元. 而机器和仪器的投资折旧费用更少，1×2、1×4等低通道分路器成本低。（3）分光比可以根据需要实时监控，可以制作不等分分路器。

　　主要缺点有（1）损耗对光波长敏感，一般要根据波长选用器件，这在三网合一使用过程是致命缺陷，因为在三网合一传输的光信号有1310nm、1490nm、1550nm等多种波长信号。

　　（2）均匀性较差，1X4标称最大相差1.5dB左右，1×8以上相差更大，不能确保均匀分光，可能影响整体传输距离。（3）插入损耗随温度变化变化量大（TDL）（4）多路分路器（如1×16、1×32）体积比较大，可靠性也会降低，安装空间受到限制。

平面光波导功率分路器（PLC Optical Power Splitter）
　　平面光波导技术是用半导体工艺制作光波导分支器件，分路的功能在芯片上完成，可以在一只芯片上实现多达1X32以上分路，然后，在芯片两端分别耦合封装输入端和输出端多通道光纤阵列。

　　这种器件的优点有（1）损耗对传输光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。（3）结构紧凑，体积小(博创科技 1×32 尺寸：4×7×50mm)，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需特殊设计留出很大的安装空间。 （4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。 主要缺点有：（1）器件制作工艺复杂，技术门槛较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大批量封装生产的企业也只有博创科技等很少几家。（2）相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。
总结

1、两种器件的主要参数对比总结如下：
　　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以上成本已相差无几，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。 目前，国内多数公司进行FTTH试验网多采用拉锥式分路器，这是由于许多设计人员对PLC器件还不熟悉，国内也很少有公司生产这种器件。日本和美国FTTH真正商业运行的市场几乎全部采用平面光波导分路器。

定做光分路器时需要提供哪些技术要求？
（1）指定用熔融拉锥型（光纤耦合型）光分路器。这种光分路器生产工艺比较简单，具有较好的性能，在CATV系统中得到了广泛的应用。

（2）确定结构形式。在机房里一般用19寸机架式、FC/APC或SC/APC接头。如用在树型网络，需要把分路器安装熔接在接续盒内，则要求分路器不带机壳，不带接头，尺寸大约为80mm*60mm*15mm（不含引出光纤）。

（3）确定中心波长和带宽。波长类型分为单一波长1310nm、单一波长1550nm、宽带型（1310nm&1550nm）。带宽类型分为窄带型±20nm、宽带型±40nm。一般情况下，选择单一波长、窄带型的光分路器，既能满足使用，又能节省成本。

（4）要求附加损耗的上限如下：


(5) 确定分光比，精确到小数点后一位，如82.3% 。
　　波分比：光分路器将1路光信号分为N路信号，N＝2叫光二分路器，N＝4叫光四分路器，依此类推。一般1∶N 的光分路器均由一分为二和一分为三的光分路器组合而成。光分路器将一路光信号按不同功率比例分成多路的光信号输出，实际的光缆传输干线中，常用光分路器将一路光信号分成强度不等的几路输出，光强较大的一路传输到较远距离，光强较弱的一路传输到较近距离，使各个光节点的光功率近似相等。

（6）OMSP （Optical Multiplex Section Protect） 光复用段保护
　　这种技术是只在光路上进行1+1保护，而不对终端设备进行保护。在发端和收端分别使用1×2光分路器或光开关，在发送端对合路的光信号进行分离，在接收端对光信号进行选路。光复用段保护只有在独立的两条光缆中实施才有实际意义。



来源OFweek 光通讯网