光分路器原理

1、光分路器原理光分路器:適用于將一根光纖信號分解為多路光信號輸出光分路器的作用：把一道主光源通過分路器把光分成1-N份的光路出去；是把1-N份的光路通過分路器合成為1束主光源回收！工作原理：在單模光纖傳導(dǎo)光信號的時候，光的能量并不完全是集中在纖芯中傳播，有少量是通過靠近纖芯的包層中傳播的，也就是說，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鼍涂梢赃M(jìn)入另外一根光纖，光信號在兩根光纖中得到重新的分配技術(shù)實現(xiàn)：目前有兩種類型光分路器可以滿足分光的需要：一種是傳統(tǒng)光無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（FusedFiberSplitter），一種是基于光學(xué)集成技術(shù)

2、生產(chǎn)的平面光波導(dǎo)分路器（PLCSplitter）,這兩種器件各有優(yōu)點，用戶可根據(jù)使用場合和需求的不同，合理選用這兩種不同類型的分光器件，以下對兩種器件作簡單介紹，供參考。熔融拉錐光纖分路器（FusedFiberSplitter）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，并實時監(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1X4以下。1X4以上器件，貝V用多個1X2連接在一起。再整體封裝在分路器盒中。這種器件主要優(yōu)點有（1）拉錐耦合器已有二十多年的歷史和經(jīng)驗，許多設(shè)備和工藝只需沿用

3、而已，開發(fā)經(jīng)費只有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，總共也不超過一美元.而機(jī)器和儀器的投資折舊費用更少，1X2、1X4等低通道分路器成本低。（3）分光比可以根據(jù)需要實時監(jiān)控，可以制作不等分分路器。主要缺點有（1）損耗對光波長敏感，一般要根據(jù)波長選用器件，這在三網(wǎng)合一使用過程是致命缺陷，因為在三網(wǎng)合一傳輸?shù)墓庑盘栍?310nm、1490nm、1550nm等多種波長信號。（2）均勻性較差，1X4標(biāo)稱最大相差1.5dB左右，1X8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

4、路分路器（如1X16、1X32）體積比較大，可靠性也會降低，安裝空間受到限制。平面光波導(dǎo)功率分路器（PLCOpticalPowerSplitter）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)點有（1）損耗對傳輸光波長不敏感，可以滿足不同波長的傳輸需要。（2）分光均勻，可以將信號均勻分配給用戶。（3）結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。ú﹦?chuàng)科技1X32尺寸：4X7X50mm）,可以直接安裝在現(xiàn)有的各種交接箱內(nèi)，不需特殊設(shè)計留出很大的安裝空間。（4）單只器件分路通道很多，可以

5、達(dá)到32路以上。（5）多路成本低，分路數(shù)越多，成本優(yōu)勢越明顯。主要缺點有：（1）器件制作工藝復(fù)雜，技術(shù)門檻較高，目前芯片被國外幾家公司壟斷，國內(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?？偨Y(jié)1、兩種器件的主要參數(shù)對比總結(jié)如下：這兩種器件在性能價格方面各有優(yōu)勢，兩種工藝技術(shù)也都在不斷升級，不斷克服各自的缺點。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以上成本已相差無幾，隨著分路通道的增加平面波導(dǎo)型分路器價格更優(yōu)。2、如何選擇器件如何選用這兩種

6、器件，關(guān)鍵要從使用場合和用戶的需求方面考慮。在一些體積和光波長不是很敏感的應(yīng)用場合，特別是分路少的情況下，選用拉錐式光分路器比較實惠，如獨立的數(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等需要多個波長的光傳輸而且用戶較多的場合下，應(yīng)選用光波導(dǎo)分路器。目前，國內(nèi)多數(shù)公司進(jìn)行FTTH試驗網(wǎng)多采用拉錐式分路器，這是由于許多設(shè)計人員對PLC器件還不熟悉，國內(nèi)也很少有公司生產(chǎn)這種器件。日本和美國FTTH真正商業(yè)運(yùn)行的市場幾乎全部采用平面光波導(dǎo)分路器。定做光分路器時需要提供哪些技術(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

7、產(chǎn)工藝比較簡單，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）確定中心波長和帶寬。波長類型分為單一波長1310nm、單一波長1550nm、寬帶型（1310nm&1550nm）。帶寬類型分為窄帶型土20nm、寬帶型土40nm。一般情況下，選擇單一波長、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：分路數(shù)2345678910111216附加損耗0

8、.20.30.40.450.50.550.60.70.80.91.01.2（5）確定分光比，精確到小數(shù)點后一位，如82.3%。波分比：光分路器將1路光信號分為N路信號，N=2叫光二分路器，N=4叫光四分路器，依此類推。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按不同功率比例分成多路的光信號輸出，實際的光纜傳輸干線中，常用光分路器將一路光信號分成強(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，使各個光節(jié)點的光功率近似相等。OMSPOpticalMultiplexSectionProtect光復(fù)用段保護(hù)這種技術(shù)是只在光路上進(jìn)行

9、1+1保護(hù)，而不對終端設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。在發(fā)端和收端分別使用1X2光分路器或光開關(guān)，在發(fā)送端對合路的光信號進(jìn)行分離，在接收端對光信號進(jìn)行選路。光復(fù)用段保護(hù)只有在獨立的兩條光纜中實施才有實際意義。光耦合器與光復(fù)用器光耦合是對同一波長的光功率進(jìn)行分路或合路。通過光耦合器，我們可以將兩路光信號合成到一路上，如光耦合器示意圖（a）所示，P1和P2兩路光信號經(jīng)耦合器后變成了一路輸出P3。同時，光耦合器還可以對光進(jìn)行分路，如耦合器示意圖（b）所示，輸入的光信號Pin經(jīng)過介質(zhì)膜的反射和折射，分成了兩路信號，當(dāng)然，這兩路信號的功率比是可以調(diào)節(jié)的。光復(fù)用器可以把不同波長的信號復(fù)合注入到一根光纖中；相反地，解復(fù)用器則

10、把復(fù)合的多波長信號解復(fù)用，把不同波長的信號分離出來。AWG介紹一：工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)在光纖通信系統(tǒng)中，最早商用的DWDM模塊是由多個三端口的介質(zhì)膜濾波器（TFF）串聯(lián)而成，但是當(dāng)信道數(shù)大于16時，基于TFF技術(shù)的DWDM模塊因損耗太大，不能滿足應(yīng)用需求。陣列波導(dǎo)光柵（AWG）應(yīng)運(yùn)而生，成為32通道以上DWDM模塊的主要技術(shù)途徑。AWG是以平面光路（PLC）技術(shù)制作的器件，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，由輸入波導(dǎo)、輸入星形耦合器、陣列波導(dǎo)、輸出星形耦合器和輸出波導(dǎo)陣列五部分組成。輸入的DWDM信號，由第一個星形耦合器分配到各條陣列波導(dǎo)中，陣列波導(dǎo)的長度依次遞增AL對通過的光信號產(chǎn)生等光程差，其功能相

11、當(dāng)于一個光柵，在陣列波導(dǎo)的輸出位置發(fā)生衍射，不同波長衍射到不同角度,經(jīng)過第二個星形耦合器，聚焦到不同的輸出波導(dǎo)中。為了更直觀的理解AWG的工作原理，我們首先來分析凹面反射式光柵和羅蘭圓的結(jié)構(gòu)和原理，如圖2所示，凹面光柵的曲率半徑為R=2r，羅蘭圓的半徑為r,二者內(nèi)切且羅蘭圓通過光柵中心。通過簡單的光路分析和一定的近似可知，羅蘭圓上任一點發(fā)出的光，經(jīng)凹面光柵衍射之后仍聚焦在羅蘭圓上，不同衍射級次對應(yīng)不同衍射角，滿足衍射條件：(1)圖2.凹面反射式光柵和羅蘭圓結(jié)構(gòu)AWG的輸入/輸出星形耦合器采用類似凹面反射式光柵和羅蘭圓的結(jié)構(gòu)，如圖3所示，輸入/輸出波導(dǎo)的端口位于羅蘭圓的圓周上，陣列波導(dǎo)位于凹面光

12、柵的圓周上。a)圖3.a)輸入星形耦合器，b)輸出星形耦合器輸入星形耦合器與輸出星形耦合器成鏡像關(guān)系，輸入波導(dǎo)發(fā)出的光信號經(jīng)陣列波導(dǎo)衍射,不同波長聚焦到不同輸出波導(dǎo)；圖4中羅蘭圓上C點發(fā)出的光信號經(jīng)凹面光柵反射衍射，不同波長聚焦到羅蘭圓上的不同點。二者完全等效，差別只在于后者是反射式光柵，而前者是透射式光柵。對于前者，我們也可以理解為圖3(b)中波導(dǎo)C發(fā)出的光信號，經(jīng)陣列波導(dǎo)反射衍射并聚焦到不同輸出波導(dǎo)中。圖4.凹面反射式光柵中的衍射AWG的衍射公式與凹面光柵略有不同:叫血命國3%護(hù)胸總其中da為陣列波導(dǎo)中心間距，nc為星形耦合器區(qū)域的等效折射率，na為陣列波導(dǎo)的等效折射率，m為衍射級次。從式（2）可以看到，AWG與普通光柵有著相同的衍射能力，可用于DWDM信號的復(fù)用/解復(fù)用。從（2）式可以看到，同一波長的不同衍射級次，將衍射為不同角度，聚焦到不同的輸出波導(dǎo)中，如圖5（a）所示，其中主衍射級次的光功率最強(qiáng)，次級衍射光功率迅速衰減。在滿足（3）式的情況下，不同波長的主衍射級次將進(jìn)入相同的輸出波導(dǎo)，造成串?dāng)_，A稱為AWG的自由光譜范圍（FSR），如圖5（b）所示，為避免串?dāng)_，F(xiàn)SR應(yīng)大于需要復(fù)用/解復(fù)用的信號譜寬。狀*側(cè)竊）垃*引鹵圖也（3）irLsnwticn-iLiiifiirmLlyL(unLrinfarfieIJ:上ntlcpfri.urdtrii+Iord