無(wú)源光分支器功率分割型無(wú)源光分支器技術(shù)與原理

分光器又稱光纖耦合器（coupler），是將光信號(hào)從一條光纖中分至多條光纖中的元件，屬于光無(wú)源器件領(lǐng)域。分光器按原理可以分為熔融拉錐型（FBT）和平面波導(dǎo)型（PLC）兩種。

熔融拉錐技術(shù)是將經(jīng)過處理的兩根光纖緊靠在一起，在拉錐機(jī)上加熱使其熔融拉伸。當(dāng)位于熔合區(qū)內(nèi)的纖芯面積已經(jīng)小到了無(wú)法維持各自導(dǎo)模的程度，這時(shí)熔融區(qū)就形成了一個(gè)新的合成波導(dǎo)，信號(hào)被耦合成這一波導(dǎo)的兩個(gè)基模，這兩個(gè)模之間隨拉伸長(zhǎng)度的漲落導(dǎo)致了能量的轉(zhuǎn)移，一根光纖中的一部分光耦合到另一根光纖中，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。隨著光纖扭轉(zhuǎn)的角度和拉伸的長(zhǎng)度變化，分光比例也不同。熔融拉錐系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控分光比的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的分光比，分光比達(dá)到要求后結(jié)束熔融拉伸。輸出端保留兩根光纖實(shí)現(xiàn)所需的分光比，輸入端可以根據(jù)應(yīng)用的需要保留兩根或一根，保留兩根光纖作為多路輸入的分光器稱X型；保留一根光纖作為輸入端，另一根入端光纖做終止處理的分光器稱Y型。目前成熟拉錐工藝一次可能拉1′4分光器，即4根光纖緊靠拉錐。1′4以上光分路器則用多個(gè)1′2光分路器級(jí)聯(lián)在一起，再整體封裝在分路器盒中。

平面波導(dǎo)型分光器是微光學(xué)元件型產(chǎn)品，采用光刻技術(shù)，在介質(zhì)或半導(dǎo)體基板上形成光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)分支分配功能。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)1×32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。采用平面光波導(dǎo)技術(shù)能做成不同結(jié)構(gòu)與功能的集成光波導(dǎo)型耦合器。

熔錐拉錐型分光器制作方法簡(jiǎn)單，成本較低，技術(shù)成熟，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家眾多，可選范圍大。在低分路比（1′2、2′2、1′4、2′4）的情況下，熔融拉錐型分光器具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但在高分路比（1′16、1′32等）的情況下，熔融拉錐型分光器級(jí)聯(lián)復(fù)雜，性能和成本與平面波導(dǎo)型分光器相比均處于劣勢(shì)。

平面波導(dǎo)型分路器制作設(shè)備較為昂貴，技術(shù)門檻較高，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)集中在幾家大的光器件廠商。相比于熔融拉錐型分光器，平面波導(dǎo)型分光器具有體積小、性能穩(wěn)定、技術(shù)指標(biāo)較好等優(yōu)勢(shì)，在高分路比的情況下優(yōu)勢(shì)比較明顯。

作為無(wú)源器件，分光器的主要技術(shù)參數(shù)有分路數(shù)、分光比、帶寬、附加損耗、插入損耗及其均勻性、回波損耗和方向性。

無(wú)源光分支器分路數(shù)

分路數(shù)表征分光器輸入和輸出端個(gè)數(shù)信息，例如2個(gè)輸入端，16個(gè)輸出端的分光器描述為2′16分光器。

無(wú)源光分支器分光比

分光比定義為分光器各輸出端口的輸出功率比值，例如一個(gè)1′2平均分光的分光器，分光比為50:50。

無(wú)源光分支器帶寬

帶寬指分光比基本不變時(shí)所傳輸光信號(hào)的頻帶寬度。

無(wú)源光分支器附加損耗

附加損耗定義為分光器所有輸出端口的光功率總和與輸入端光功率之比。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)。

無(wú)源光分支器插入損耗

分光器的插入損耗定義為分光器一個(gè)輸出端光功率與輸入端光功率之比，即。插入損耗包括兩方面因素，一部分是附加損耗，另一部分是分光比的因素。器件的分光比不同，插入損耗各有差異。

無(wú)源光分支器插損均勻性

均勻性也稱分光比容差，是指均勻分光的多端口分光器，各輸出端口光功率的最大變化量。

無(wú)源光分支器回波損耗

回波損耗又稱為反射損耗，定義為分光器一個(gè)輸出端口的后向反射光功率與輸入光功率之比?；夭〒p耗越大越好，以減少反射光對(duì)光源和系統(tǒng)的影響。

無(wú)源光分支器方向性

分光器的方向性是衡量器件定向傳輸特性的參數(shù)。

目前有兩種類型功率分割型光分支器可以滿足分光的需要：一種是利用傳統(tǒng)的拉錐耦合器工藝生產(chǎn)的熔融拉錐式光纖分路器（FBTSplitter）；一種是基于光學(xué)集成技術(shù)生產(chǎn)的平面光波導(dǎo)分路器（PLCSplitter）。

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，其中一端保留一根或兩根光纖作為輸入端，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)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)1×32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。

分支器的主要技術(shù)指標(biāo)由插入損耗、分支損耗、分支相互隔離度、反向隔離、阻抗（75歐）。