光纖分路器

光纖分路器，又稱為分光器，是將一根光纖信號(hào)按照既定的比例分解為兩路或多路光信號(hào)輸出，是接入FTTH方式的光無源器件。

例如，一個(gè)1x4光分路器就是將一根光纖中的光信號(hào)按照一定的比例分配給四根光纖。與WDM系統(tǒng)的波分復(fù)用器不一樣的是，解復(fù)用器是將不同波長的光信號(hào)分到對應(yīng)的波長通道，而光分路器是將整個(gè)光信號(hào)分到多個(gè)通道進(jìn)行傳輸。

光纖分路器

光分路器工作原理

在單模光纖傳導(dǎo)光信號(hào)的時(shí)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(hào)在兩根光纖中得到重新的分配

光分路器的類型

光分路器按原理可以分為平面波導(dǎo)型(PLC)光分路器和熔融拉錐型(FBT)光分路器兩種;從端口形式可以分為：X型(2×2)耦合器、Y型(1×2)耦合器、星型(N×N，N>2)耦合器、樹型(1×N，N>2)耦合器等;按分光比可分為非均分和均分;另一種分類方法是按單模(1310nm)，多模(850nm)。

FBT熔融拉錐光分路器

FBT光分路器是利用傳統(tǒng)的拉錐耦合器工藝生產(chǎn)，將兩根或多根已除去涂覆層的光纖捆在一起，然后在拉錐機(jī)上進(jìn)行高溫加熱熔融，同時(shí)向兩側(cè)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。通過控制光纖扭轉(zhuǎn)的角度和拉伸的長度，可得到不同的分光比例。最后把拉錐區(qū)用固化膠固化在石英基片上插入不銹銅管內(nèi)。

FBT熔融拉錐光分路器

PLC平面波導(dǎo)光分路器

PLC(Planar Lightwave Circuit)光分路器是一種基于石英基板的集成波導(dǎo)光功率分配器件，采用半導(dǎo)體工藝(光刻、腐蝕、顯影等技術(shù))制作。PLC分路器實(shí)現(xiàn)了將光信號(hào)從一條光纖中分至多條光纖中，光能量進(jìn)行了均勻分配。光波導(dǎo)陣列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上;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。

PLC平面波導(dǎo)光分路器

FBT VS PLC

FBT拉錐分路器的主要優(yōu)點(diǎn)有使用原材料簡單、成本比較低，所需設(shè)備和工藝要求相對沒那么高。分光比可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以制作不等分分路器。缺點(diǎn)是：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。FBT分光器只支持三種波長：850nm、1310nm、1550nm，這使得它無法在其他波長上工作

PLC分路器的產(chǎn)品特點(diǎn)是：損耗對光波長不敏感，可以滿足不同波長的傳輸需求(1260~1650nm);分光均勻，可以將信號(hào)均等的分配給用戶;結(jié)構(gòu)緊湊，體積小;單只器件分路通道數(shù)多，可以達(dá)到64路以上;多路成本低，分路數(shù)越多，成本優(yōu)勢越明顯。缺點(diǎn)是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。器件制作工藝復(fù)雜，芯片主要依賴進(jìn)口。

PLC光分路器的結(jié)構(gòu)

PLC光分路器由三個(gè)部分組成，一個(gè)光分路器芯片和兩端的光纖陣列耦合組成，這三個(gè)組件必須要精密對準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)和組裝對于PLC分路器的穩(wěn)定性起到了重要作用。芯片采用半導(dǎo)體工藝在石英基底上生長制作一層分光波導(dǎo)，芯片有一個(gè)輸入端和N個(gè)輸出端波導(dǎo)。。然后在芯片兩端分別耦合輸入輸出光纖陣列，封上外殼，組成一個(gè)有一個(gè)輸入和N個(gè)輸出的光分路器。

PLC芯片

PLC分路器芯片是指將PLC分路器晶圓經(jīng)切割成Bar條、拋光后切割成的單個(gè)芯片，成品率高，質(zhì)量可靠。根據(jù)QYresearch數(shù)據(jù)顯示，2021年全球PLC分路器芯片市場規(guī)模達(dá)到了1.73億元，預(yù)計(jì)2028年將達(dá)到3.22億元，年復(fù)合增長率為15.5%。中國是全球最大的PLC分路器芯片生產(chǎn)地區(qū)，占有大約85%的市場份額，之后是韓國。按產(chǎn)品類型拆分，1×N是最大的細(xì)分市場，市場份額超過60%，最大的應(yīng)用市場是FTTX和PON系統(tǒng)。我們再來看FTTH和PON兩個(gè)市場情況。國內(nèi)市場FTTR進(jìn)入規(guī)模部署階段，海外市場，根據(jù)光纖在線的報(bào)告，美國正處于FTTH部署的熱潮，將在2024-2026年達(dá)到頂峰，并持續(xù)整個(gè)十年。歐洲FTTH建設(shè)也是如火如荼進(jìn)行。根據(jù)Omdia預(yù)測，2027年全球PON設(shè)備市場將超過180億美元。

PLC芯片

PLC 分路器芯片可設(shè)計(jì)為 1×N和2×N， N一般為2的倍數(shù)，如1x2、1x4、1x8、1x16、1x32、1x64;以及非均分的，如1×3、1×5、1×9等。隨著FTTR光纖到房間的需求興起，非均分功率的分路器應(yīng)用將愈加廣泛，且工藝難度也將更大。PLC光分路器芯片具有低成本、高可靠性、高靈活性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于傳輸系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)集成、寬帶接入、光纖通信和多媒體服務(wù)等多種應(yīng)用場景。

PLC芯片

Fiber Array(FA)光纖陣列

光纖陣列(Fiber Array，簡稱FA)，利用V型槽(V-Groove)基片，把一束光纖或一條光纖帶按照規(guī)定間隔安裝在基片上，所構(gòu)成的陣列。光纖陣列FA主要由V槽底板、蓋板、光纖、膠水等組合成。光纖陣列是平面光波導(dǎo)分路器(PLC Splitter)重要的部件之一，可大大減少光波導(dǎo)器件和光耦合對準(zhǔn)的損耗。

光纖陣列主要依靠精密刻化的V型槽來實(shí)現(xiàn)定位。V型槽需要使用特殊的切割工藝來實(shí)現(xiàn)精確的光纖定位，將除去光纖涂層的裸露光纖部分置于V型槽中，此過程需要通過超精密加工技術(shù)將光纖芯精確地定位在V型槽內(nèi)，以減少連接損耗，再通過加壓器部件加壓并用粘合劑固定，端面經(jīng)過光學(xué)研磨，形成光纖陣列?；宀牧蠒?huì)影響光纖陣列的光學(xué)性質(zhì)，需要使用膨脹系數(shù)較小的材質(zhì)來保證光纖陣列無應(yīng)力、高可靠性以及高溫下無光纖移位。玻璃和硅是常用的材質(zhì)，此外也有陶瓷、導(dǎo)電基板以及塑料基板。

Fiber Array(FA)光纖陣列

保偏PLC分路器

保偏PLC分路器主要實(shí)現(xiàn)了在保持偏振狀態(tài)不變的情況下，將輸入功率均勻分流，將單通道保偏光纖陣列作為輸入端，多通道保偏光纖陣列作為輸出端。其中發(fā)射到光纖中的線性偏振光波的偏振在傳播過程中保持不變，偏振模式之間的光功率交叉耦合很少或者沒有交叉耦合，從而實(shí)現(xiàn)保偏耦合和分光。通常采用保偏的PANDA熊貓光纖。保偏PLC光分路器主要應(yīng)用于需要保持偏振的特殊應(yīng)用，例如光纖傳感系統(tǒng)或相干通信中。

保偏PLC分路器

PLC分路器的類型

PLC分路器的類型主要是依不同的封裝方式而分，主要有器件型、微型封裝、盒式封裝(ABS、LGX)、插片式、機(jī)架式、壁掛式等類型。

器件結(jié)構(gòu)

裸光纖型PLC光分配器在其所有端部留下裸光纖。主要適用于不經(jīng)常拆卸的場合，如電纜連接器盒、光纖配電盤等。

微型封裝結(jié)構(gòu)

微型光分路器是微型鋼管封裝，可分為帶連接頭尾纖和不帶連接頭尾纖。連接器通常有SC、LC、FC和ST類型?？砂惭b在光纜接頭盒，模塊盒，配線箱。

ABS盒式PLC分路器

盒式封裝的分路器是目前各運(yùn)營商使用最多的類型，ABS封裝方式緊湊，應(yīng)用更靈活。

LGX型PLC分路器

LGX 是將光分路器封裝在一個(gè)小的金屬盒子內(nèi)，可以安裝到19英寸1U/2U/3U機(jī)框內(nèi)，輸入輸出端尾纖式結(jié)構(gòu)，可以方便地連接到ODF面板適配器，節(jié)省時(shí)間。LGX的緊湊微型設(shè)計(jì)，即插即用，可以很便捷的安裝在光纖分纖盒，ODF子框，光纖終端盒和光纜交接箱。

插片式PLC分路器

插片式PLC分路器安裝固定在插片盒內(nèi)，接口類型有SC/FC/LC等。主要適用在FTTH接入方式下的樓道或戶外分光點(diǎn)，通常安裝在壁掛式 FTTH 盒中。常用的1X4, 8, 16, 32 和2X8, 16, 32 PLC splitters作為插盤用于安裝在客戶特定的機(jī)箱內(nèi)，特別是樓道箱。

機(jī)架式PLC分路器

機(jī)架式光分路器是為標(biāo)準(zhǔn)19"機(jī)柜安裝設(shè)計(jì)的，可滿足數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機(jī)房對高布線密度的要求。一般采用金屬盒封裝，在光纖工程中安裝方便，對PLC分路器器件起到良好的保護(hù)作用。有各種適配器安裝接口例如SC, LC, FC或ST連接器。 機(jī)架式光分路器廣泛應(yīng)用于 FTTX 項(xiàng)目，有線電視系統(tǒng)及數(shù)據(jù)通信中心。

PLC分路器的類型

PLC光分路器的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)

影響光分路器的性能指標(biāo)一般有以下幾種：

插入損耗 Insertion Loss(IL)

插入損耗是指PLC分路器工作波長在規(guī)定輸出端口的光功率相對全部輸入光功率的減少值，簡單說是每一路輸出相對于輸入光損失的dB數(shù)。一般來說，插入損耗值越小，分路器性能指標(biāo)越好。

回波損耗

回波損耗是指在光纖連接處，反向反射光(連續(xù)不斷向輸入端傳輸?shù)纳⑸涔?相對輸入光的比率的分貝數(shù)，回波損耗越大越好，以減少反射光對光源和系統(tǒng)的影響。

方向性

方向性是指PLC分路器正常工作時(shí)，同一側(cè)中非注入光一端的輸出光功率與注入光功率(被測波長)的比值。

偏振相關(guān)損耗

偏振相關(guān)損耗是指傳輸光信號(hào)的偏振態(tài)在全偏振態(tài)變化時(shí)，PLC分路器各輸出端口輸出光功率的最大變化量。

隔離度

隔離度是指光纖分路器的某一光路對其他光路中的光信號(hào)的隔離能力。

PLC光分路器應(yīng)用于FTTR, FTTX,PON網(wǎng)絡(luò)

PON系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)FTTx，采用光纖接入的方式為接入網(wǎng) “最后一公里” 提供解決方案。一個(gè)典型的PON系統(tǒng)由光線路終端(OLT)、光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)、光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端(ONU/ONT)組成。

PLC光分路器應(yīng)用

光分路器是ODN設(shè)備中最重要的光無源器件，在FTTx中光分路器能夠讓多個(gè)用戶共享一個(gè)PON接口。在PON網(wǎng)絡(luò)的分光建設(shè)中包含一級(jí)分光和二級(jí)分光。一級(jí)分光主要有靈活性高，運(yùn)營成本低的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于用戶較為集中的城市區(qū)域，二級(jí)分光初期投入低，可應(yīng)用于用戶分散的區(qū)域使用。分光設(shè)置原則有兩條：一是盡量采用一級(jí)分缸，二是分光級(jí)數(shù)不超過二級(jí)。

一級(jí)方式是指光分路器分布在光纖配線箱內(nèi)，單根光纖直接連接到局端OLT，另一端通過多路光纖連接到用戶端的多個(gè)ONT 纖維。 一級(jí)分光只能接一個(gè)分光器，一般選用分光數(shù)量比較多的分路器，如1:32或1:64。二級(jí)分光一般在一級(jí)分光處選用1:8或1:16分路器，二級(jí)分光點(diǎn)采用1:4或1:8分路器。

PLC光分路器應(yīng)用

光纖寬帶進(jìn)入千兆時(shí)代，F(xiàn)TTR(光纖到房間)成為家庭寬帶業(yè)務(wù)增長重要推動(dòng)力，F(xiàn)TTR對非均分分路器的需求將出現(xiàn)增長。目前國內(nèi)三大運(yùn)營商都有省分推出了商用套餐，F(xiàn)TTR發(fā)展迅猛。根據(jù)證券機(jī)構(gòu)量級(jí)換算，F(xiàn)TTR對于PLC光分路器芯片的需求量是FTTH/B的數(shù)十倍。

PLC光分路器應(yīng)用

PLC光分路器應(yīng)用