一篇文章全面了解光分路器、PLC分路器、拉錐分路器

光纖分路器

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

例如，一個1x4光分路器就是將一根光纖中的光信號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分到對應(yīng)的波長通道，而光分路器是將整個光信號分到多個通道進行傳輸。

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入另外一根光纖，光信號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，然后在拉錐機上進行高溫加熱熔融，同時向兩側(cè)拉伸，并實時監(jiān)控分光比的變化，分光比達到要求后結(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分路器實現(xiàn)了將光信號從一條光纖中分至多條光纖中，光能量進行了均勻分配。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)需要實時監(jiān)控，可以制作不等分分路器。缺點是：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，芯片主要依賴進口。

PLC光分路器的結(jié)構(gòu)

PLC光分路器由三個部分組成，一個光分路器芯片和兩端的光纖陣列耦合組成，這三個組件必須要精密對準，其設(shè)計和組裝對于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)，芯片有一個輸入端和N個輸出端波導(dǎo)。。然后在芯片兩端分別耦合輸入輸出光纖陣列，封上外殼，組成一個有一個輸入和N個輸出的光分路器。

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)模達到了1.73億元，預(yù)計2028年將達到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兩個市場情況。國內(nèi)市場FTTR進入規(guī)模部署階段，海外市場，根據(jù)光纖在線的報告，美國正處于FTTH部署的熱潮，將在2024-2026年達到頂峰，并持續(xù)整個十年。歐洲FTTH建設(shè)也是如火如荼進行。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、高靈活性和可擴展性等優(yōu)點，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)器件和光耦合對準的損耗。

光纖陣列主要依靠精密刻化的V型槽來實現(xiàn)定位。V型槽需要使用特殊的切割工藝來實現(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。基板材料會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小的金屬盒子內(nèi)，可以安裝到19英寸1U/2U/3U機框內(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)省時間。LGX的緊湊微型設(shè)計，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，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箱內(nèi)，特別是樓道箱。

機架式PLC分路器

機架式光分路器是為標準19"機柜安裝設(shè)計的，可滿足數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機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作用。有各種適配器安裝接口例如SC, LC, FC或ST連接器。 機架式光分路器廣泛應(yīng)用于 FTTX 項目，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)鍵指標參數(shù)

影響光分路器的性能指標一般有以下幾種：

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，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的偏振態(tài)在全偏振態(tài)變化時，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用戶共享一個PON接口。在PON網(wǎng)絡(luò)的分光建設(shè)中包含一級分光和二級分光。一級分光主要有靈活性高，運營成本低的特點，主要應(yīng)用于用戶較為集中的城市區(qū)域，二級分光初期投入低，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：一是盡量采用一級分缸，二是分光級數(shù)不超過二級。

一級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ONT 纖維。 一級分光只能接一個分光器，一般選用分光數(shù)量比較多的分路器，如1:32或1:64。二級分光一般在一級分光處選用1:8或1:16分路器，二級分光點采用1:4或1:8分路器。

PLC光分路器應(yīng)用

光纖寬帶進入千兆時代，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)證券機構(gòu)量級換算，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