光纤分路器的分类，原理及各种光纤分路器的优缺点

光纤分路器的分类，原理及各种光纤分路器的优缺点

分路器：是指在一定的波长范围内，对光信号功率耦合以实现光功率分路或合路的具有多个输人端和多个输出端的无源光器件。

分路器分类：

1.按照光分路器的原理可以分为微光元件型、光纤成形型、光纤对接祸合型和平面波导型。其中微光元件型光分路器是由一些微小的光学器件所组成的，除了少数采用微型透镜之外，多数都是以自聚焦透镜为主要光学构件的;光纤成形型光分路器是用两根或多根靠在一起的光纤加工而成，加工的方法有拼接和熔融拉锥等，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（Fused Fiber Splitter），在制作上比较方便，价格比较便宜，光纤和元件为一整体，可以耐受机械振动和温度变化;光纤对接祸合型光分路器是用玻璃加工技术，把光纤磨抛成楔形，将两根光纤的楔形斜面对接胶粘后，再与另一根光纤的端面粘接，其插入损耗可以低于ldB，隔离度大于50dB，分光比可以由1:l至l:100;平面波导型光分路器(PLC Splitter)是基于光学集成技术生产的用平面薄膜光刻工艺制作的，其一致性好，插人损耗小，分光比精度也高。  

2.按照工作带宽来可分为单窗口窄带分路器、单窗口宽带分路器、双窗口宽带分路器以及全波段宽带光分路器。一般来说，热熔拉锥型光分路器对应单窗口和双窗口，PLC  平面波导型光分路器的工作波长范围为 1250nm~1650nm，属全波段宽带光分路器。

常见两种： 

1.     熔融拉锥光纤分路器（Fused Fiber Splitter）

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，其中一端保留一根光纤（其余剪掉）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，在整体封装到分路器盒中。    

其原理是两条紧贴的光纤在高温下热熔拉伸形变，纤芯变细，光纤的归一化频率逐 步减小，单模光纤中传播的基模导入热熔拉伸区域时，因模场直径减小，根据光的波导理论，越来越多的光能会进入光纤的包层，而在热熔拉伸区域，两条光纤的包层是合在 一起的，且纤芯非常靠近，从而形成光波合，光波的能量耦合到另外一条光纤之中。经过耦合区后，纤芯逐渐变粗，归化频率增大，模场直径增大，光功率又逐渐被限制 在直通端和耦合端的光纤中，最终在两个输出端输出。通过控制耦合区域长度、光纤半径、两条光纤轴间距、纤芯和包层的折射率，可 以控制直通端和耦合端的光功率比值，从而制造出适合实际需求的光分路器。

 这种器件主要优点有

（1）拉锥耦合器已有二十多年的历史和经验, 许多设备和工艺只需沿用而已, 开发经费只有PLC的几十分之一甚至几百分之一

（2）原材料只有很容易获得的石英基板, 光纤, 热缩管, 不锈钢管和少些胶, 总共也不超过一美元. 而机器和仪器的投资折旧费用更少，1×2、1×4等低通道分路器成本低。

（3）分光比可以根据需要实时监控，可以制作不等分分路器。 

主要缺点有：

（1）损耗对光波长敏感，一般要根据波长选用器件，这在三网合一使用过程是致命缺陷，因为在三网合一传输的光信号有1310nm、1490nm、1550nm等多种波长信号。

（2）均匀性较差，1X4标称最大相差1.5dB左右，1×8以上相差更大，不能确保均匀分光，可能影响整体传输距离。

（3）插入损耗随温度变化变化量大（TDL）

（4）多路分路器（如1×16、1×32）体积比较大，可靠性也会降低，安装空间受到限制。  

2.平面光波导功率分路器（PLC Optical Power Splitter）  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1X32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。                   图一：内部结构示意图        图二：1X32 PLC光分路器实物照片       

这种器件的优点有：

（1）损耗对传输光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要，PLC 型光分路器在1260nm~1650nm 很宽的波长范围。

（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。

（3）结构紧凑，体积小(1×32 尺寸：4×7×50mm),可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需特殊设计留出很大的安装空间。

（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上，目前最多为1x64。（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。

主要缺点有：

（1）器件制作工艺复杂，技术门槛较高，目前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有几家。

（2）相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。  PLC 分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导光通路（即波导通路）与光纤阵列中的光纤一一对准，然后用特定的胶（如环氧胶）将其粘合在一起的技术。其中PLC 分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键，涉及到光纤阵列与光波导的六维精密对准（三个平面维X、Y、Z，三个角度维α、β、δ），如1×8 的PLC 光分路器，其8 芯光纤阵列的最高累积间隔误差平均为0.48 微米，难度较大。