光分路器

光分路器的分光原理

光分路器按原理可以分為熔融拉錐型和平面波導(dǎo)型兩種，熔融拉錐型產(chǎn)品是將兩根或多根光纖進(jìn)行側(cè)面熔接而成；平面波導(dǎo)型是微光學(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。這兩種型式的分光原理類似，它們通過改變光纖間的消逝場相互耦合（耦合度，耦合長度）以及改變光纖纖半徑來實(shí)現(xiàn)不同大小分支量，反之也可以將多路光信號合為一路信號叫做合成器。熔錐型光纖耦合器因制作方法簡單、價格便宜、容易與外部光纖連接成為一整體，而且可以耐孚機(jī)械振動和溫度變化等優(yōu)點(diǎn)，目前成為市場的主流制造技術(shù)。

熔融拉錐法就是將兩根（或兩根以上）除去涂覆層的光纖以一定的方法靠擾，在高溫加熱下熔融，同時向兩側(cè)拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，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)，這就是光分路器。這種生產(chǎn)工藝因固化膠的熱膨脹系數(shù)與石英基片、不銹鋼管的不一致，在環(huán)境溫度變化時熱脹冷縮的程度就不一致，此種情況容易導(dǎo)致光分路器損壞，尤其把光分路放在野外的情況更甚，這也是光分路容易損壞得最主要原因。對于更多路數(shù)的分路器生產(chǎn)可以用多個二分路器組成。

光分路器的常用技術(shù)指標(biāo)　　

（1） 插入損耗。

光分路器的插入損耗是指每一路輸出相對于輸入光損失的dB數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Ai=-10lg Pouti/Pin ，其中Ai是指第i個輸出口的插入損耗；Pouti是第i個輸出端口的光功率；Pin是輸入端的光功率值。
 

（2） 附加損耗。

附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對于輸入光功率損失的DB數(shù)。值得一提的是，對于光纖耦合器，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，這個損耗越小越好，是制作質(zhì)量優(yōu)劣的考核指標(biāo)。而插入損耗則僅表示各個輸出端口的輸出功率狀況，不僅有固有損耗的因素，更考慮了分光比的影響。因此不同的光纖耦合器之間，插入損耗的差異并不能反映器件制作質(zhì)量的優(yōu)劣。對于1*N單模標(biāo)準(zhǔn)型光分路器附加損耗如下表所示：

分路數(shù) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16

附加損耗DB 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2
 

（3） 分光比。

分光比定義為光分路器各輸出端口的輸出功率比值，在系統(tǒng)應(yīng)用中，分光比的確是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)光節(jié)點(diǎn)所需的光功率的多少，確定合適的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比與傳輸光的波長有關(guān)，例如一個光分路在傳輸1.31 微米的光時兩個輸出端的分光比為50：50；在傳輸1.5μm的光時，則變?yōu)?0：30（之所以出現(xiàn)這種情況，是因為光分路器都有一定的帶寬，即分光比基本不變時所傳輸光信號的頻帶寬度）。所以在訂做光分路器時一定要注明波長。
 

（4） 隔離度。

隔離度是指光分路器的某一光路對其他光路中的光信號的隔離能力。在以上各指標(biāo)中，隔離度對于光分路器的意義更為重大，在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中往往需要隔離度達(dá)到40dB以上的器件，否則將影響整個系統(tǒng)的性能。

另外光分路器的穩(wěn)定性也是一個重要的指標(biāo)，所謂穩(wěn)定性是指在外界溫度變化，其它器件的工作狀態(tài)變化時，光分路器的分光比和其它性能指標(biāo)都應(yīng)基本保持不變，實(shí)際上光分路器的穩(wěn)定性完全取決于生產(chǎn)廠家的工藝水平，不同廠家的產(chǎn)品，質(zhì)量懸殊相當(dāng)大。在實(shí)際應(yīng)用中，本人也確實(shí)碰到很多質(zhì)量低劣的光分路器，不僅性能指標(biāo)劣化快，而且損壞率相當(dāng)高，作于光纖干線的重要器件，在選購時一定加以注意，不能光看價格，工藝水平低的光分路價格肯定低。

此外，均勻性、回波損耗、方向性、PDL都在光分路器的性能指標(biāo)中占據(jù)非常重要的位置。