无源光分支器

编辑:森严网互动百科 时间:2020-02-27 03:12:13
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随着宽带需求的不断发展,特别是在实现光纤到户的工程建设中,为充分利用光纤带宽资源减少出局光缆数量,减少了线路侧设备端口占用。无源分支器在光纤接入网中将具有举足轻重的作用。
无源光网络(PON)是目前解决接入网、实现FTTx的最具吸引力的技术。所谓“无源”是指光分配网络(ODN)中不含有任何有源电子器件及电源,全部由光分路器(splitter)等无源器件组成。
无源光网络按信号分配方式可以分为功率分割型无源光网络(PSPON)和波分复用型无源光网络(WDMPON)。目前的APON、BPON、EPON和GPON均属于PSPON。PSPON采用星型耦合器分路,上/下行传送采用TMMA/TDM方式实现信道带宽共享,分路器通过功率分配将光线路终端(OLT)发出信号分配到各个光网络单元(ONU)上。WDMPON是将波分复用技术运用在PON上,它的分路是通过波长分路器(主要由阵列波导光栅(AWG)构成),将下行信号解复用后分配给指定的ONU,同时把上行信号复用到一根光纤后送到OLT。目前WDMPON系统面临的最大困难是器件成本过高,多数仍处于实验室的理论研究阶段。本文暂不讨论波分复用型无源光网络(WDMPON),因此后面所讨论的“无源光分支器”仅指功率分割型无源光分支器。
中文名
无源光分支器
外文名
Passive optical splitter

无源光分支器功率分割型无源光分支器技术与原理

分光器又称光纤耦合器(coupler),是将光信号从一条光纤中分至多条光纤中的元件,属于光无源器件领域。分光器按原理可以分为熔融拉锥型(FBT)和平面波导型(PLC)两种。
熔融拉锥技术是将经过处理的两根光纤紧靠在一起,在拉锥机上加热使其熔融拉伸。当位于熔合区内的纤芯面积已经小到了无法维持各自导模的程度,这时熔融区就形成了一个新的合成波导,信号被耦合成这一波导的两个基模,这两个模之间随拉伸长度的涨落导致了能量的转移,一根光纤中的一部分光耦合到另一根光纤中,最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构。随着光纤扭转的角度和拉伸的长度变化,分光比例也不同。熔融拉锥系统通过实时监控分光比的变化来实现特定的分光比,分光比达到要求后结束熔融拉伸。输出端保留两根光纤实现所需的分光比,输入端可以根据应用的需要保留两根或一根,保留两根光纤作为多路输入的分光器称X型;保留一根光纤作为输入端,另一根入端光纤做终止处理的分光器称Y型。目前成熟拉锥工艺一次可能拉1´4分光器,即4根光纤紧靠拉锥。1´4以上光分路器则用多个1´2光分路器级联在一起,再整体封装在分路器盒中。
平面波导型分光器是微光学元件型产品,采用光刻技术,在介质或半导体基板上形成光波导,实现分支分配功能。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1×32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。采用平面光波导技术能做成不同结构与功能的集成光波导型耦合器。
熔锥拉锥型分光器制作方法简单,成本较低,技术成熟,目前国内生产厂家众多,可选范围大。在低分路比(1´2、2´2、1´4、2´4)的情况下,熔融拉锥型分光器具有价格优势,但在高分路比(1´16、1´32等)的情况下,熔融拉锥型分光器级联复杂,性能和成本与平面波导型分光器相比均处于劣势。
平面波导型分路器制作设备较为昂贵,技术门槛较高,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集中在几家大的光器件厂商。相比于熔融拉锥型分光器,平面波导型分光器具有体积小、性能稳定、技术指标较好等优势,在高分路比的情况下优势比较明显。

无源光分支器无源分光器的技术参数

作为无源器件,分光器的主要技术参数有分路数、分光比、带宽、附加损耗、插入损耗及其均匀性、回波损耗和方向性。

无源光分支器分路数

分路数表征分光器输入和输出端个数信息,例如2个输入端,16个输出端的分光器描述为2´16分光器。

无源光分支器分光比

分光比定义为分光器各输出端口的输出功率比值,例如一个1´2平均分光的分光器,分光比为50:50。

无源光分支器带宽

带宽指分光比基本不变时所传输光信号的频带宽度。

无源光分支器附加损耗

附加损耗定义为分光器所有输出端口的光功率总和与输入端光功率之比。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。

无源光分支器插入损耗

分光器的插入损耗定义为分光器一个输出端光功率与输入端光功率之比,即。插入损耗包括两方面因素,一部分是附加损耗,另一部分是分光比的因素。器件的分光比不同,插入损耗各有差异。

无源光分支器插损均匀性

均匀性也称分光比容差,是指均匀分光的多端口分光器,各输出端口光功率的最大变化量。

无源光分支器回波损耗

回波损耗又称为反射损耗,定义为分光器一个输出端口的后向反射光功率与输入光功率之比。回波损耗越大越好,以减少反射光对光源和系统的影响。

无源光分支器方向性

分光器的方向性是衡量器件定向传输特性的参数。

无源光分支器无源分光器的选用

目前有两种类型功率分割型光分支器可以满足分光的需要:一种是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(FBTSplitter);一种是基于光学集成技术生产的平面光波导分路器(PLCSplitter)。
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,其中一端保留一根或两根光纤作为输入端,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。
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1×32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。
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中国通信学会