平面波导技术及器件发展动态
平面波导技术及器件发展动态
2004-08-22吴国锋中国电子科技集团第34研究所
摘要本文介绍了平面波导技术及器件的发展情况，并概要指出了平面波导光器件的市场前景和发展方向。
关键词PLC、Polymer、InP、AWG
1概述
光波导是集成光学重要的基础性部件，它能将光波束缚在光波长量级尺寸的介质中，长距离无辐射的传输。平面波导型光器件，又称为光子集成器件。其技术核心是采用集成光学工艺根据功能要求制成各种平面光波导，有的还要在一定的位置上沉积电极，然后光波导再与光纤或光纤阵列耦合，是多类光器件的研究热点。
2技术种类
按材料可分为四种基本类型：铌酸锂镀钛光波导、硅基沉积二氧化硅光波导、InGaAsP/InP光波导和聚合物（Polymer）光波导。
LiNbO3晶体是一种比较成熟的材料，它有极好的压电、电光和波导性质。除了不能做光源和探测器外，适合制作光的各种控制、耦合和传输元件。铌酸锂镀钛光波导开发较早，其主要工艺过程是：首先在铌酸锂基体上用蒸发沉积或溅射沉积的方法镀上钛膜，然后进行光刻，形成所需要的光波导图形，再进行扩散，可以采用外扩散、内扩散、质子交换和离子注入等方法来实现。并沉积上二氧化硅保护层，制成平面光波导。该波导的损耗一般为0.2-0.5dB/cm。调制器和开关的驱动电压一般为10V 左右；一般的调制器带宽为几个GHz，采用行波电极的LiNbO3光波导调制器，带宽已达50GHz以上。
硅基沉积二氧化硅光波导是20世纪90年代发展起来的新技术，主要有氮氧化硅和掺锗的硅材料，国外已比较成熟。其制造工艺有：火焰水解法（FHD）、化学气相淀积法（CVD，日本NEC公司开发）、等离子增强CVD法（美国Lucent公司开发）、反应离子蚀刻技术RIE多孔硅氧化法和熔胶－凝胶法（Sol-gel）。该波导的损耗很小，约为0.02dB/cm。
基于磷化铟（InP）的InGaAsP/InP光波导的研究也比较成熟，它可与InP基的有源与无源光器件及InP基微电子回路集成在同一基片上，但其与光纤的耦合损耗较大。
聚合物光波导是近年来研究的热点。该波导的热光系数和电光系数都比较大，很适合于研制高速光波导开关、AWG等。采用极化聚合物作为工作物质，其突出优点是材料配置方便、成本很低。同
时由于有机聚合物具有与半导体相容的制备工艺而使得样品的制备非常简单。聚合物通过外场极化的方法可以获得高于铌酸锂等无机晶体的电光系数。德国HHI公司利用这种波导研制成功的AWG在25-65℃的波长漂移仅为±0.05nm。几乎任何材料都可以作为聚合物的衬底。成本低廉，发展前景看好。
此外，为了得到更好的光波导性能，许多研究机构正在探索在新型材料上的波导制造方法。目前，有机无机混合纳米材料的平面光波导已研制成功，兼具有机与无机材料的优点，如性能稳定可靠、加工容易、能依需求调控光学性能等。由于新材料具有感光特性，在制造工艺上以显影方式直接做出的导光线路，将能进一步应用以低成本的简单工艺，更可大幅减少器件制造商的设备投入成本。
3产品开发情况
目前，光通信应用最多的平面光波导器件主要包括有：各类光耦合器（Coupler、Splitter）、平面波导阵列光栅（AWG）、interleaver、大端口数矩阵光开关(Switch)、阵列型可变光衰减器（VOA）、可调谐光滤波器(OTF)、EDWA及可调谐增益均衡器等。
（1）光耦合器
硅基SiO2光波导技术制作的1×N分支光功率分配器（Splitter）是平面波导结构的一种基本应用，它具有传统光纤耦合器所无法相比的小尺寸与高集成度，而且带宽宽、通道均匀性好。日本NHK 推出的1xN(N=4,8,16,32)系列
波导耦合器（图1、图2）具有均匀性好（￡2.2dB,N=32）,PDL指标低(￡0.3dB,N=32、16)的特点，分别可用于1260-1360和1480-1580波段。而NxN(N=4、8、16)星型耦合器的耦合比可实现20%到80%.的定制。
法国光子集成公司Teem在2003初推出的基于平面波导技术的NxN系列
8x(1x2),16x(1x2),4x(1x8),8x(1x4),2x(1x16)等分路器阵列，尺寸只有70x13x5.6mm，是FBT同类产品尺寸的1/10，具有非常小的插损和回损指标，并已经通过TelcordiaGR-1209和GR-1221测试。
（2）平面波导阵列光栅（AWG）
阵列波导光栅是基于干涉原理形成的波分复用器件，其基本结构由3部分组成：输入/输出光波导阵列、自由传播区平板波导和弯曲波导阵列。弯曲波导之间有固定光程差,使得不同波长的光信号在输出自由传播区干涉,并从不同输出波导口输出。目前平面波导型WDM器件有各种实现方案，其中比较典型的称为龙骨型的平面波导AWG器件最为普遍，如图3所示。该类器件通路数大、紧凑、易于批量生产，但带内频响尚不够平坦。
AWG是第一个将平面波导技术应用于商品化的元件。其做法为在硅晶圆上沉积二氧化硅膜层，再利用微影制程（Photolithography）及反应式离子蚀刻法（RIE）定义出阵列波导及分光元件等，然后在最上层覆以保护层即可完成。AWG的制作材料除SiO2/Si外，InGaAsP/InP和Polymer/Si 也常被采用。InGaAsP/InP系的AWG被看好的原因在于它尺寸小并能与InP基有源与无源光子器件及InP基微电子回路集成在同一基片上。
首先提出AWG概念的荷兰人在两年前制作出了有别于龙骨型的AWG结构。
4为荷兰微系统技术公司（mikrosystemtechnik）在TiO2/Al2O3平面波导上采用“自聚焦传输光栅（self-focussingTransmissionGrating）”制作的垂直锥形波导AWG，由于TiO2和Al2O3有较高的折射率差，其通道间隔可以作的很窄（典型值为0.3nm）。
AWG光波导的通道数由最初的16通道已发展到400个通道，最高记录为NTT利用两种类型的AWG的串联连接法(宽分波带宽的前级+窄通道间隔的后级)首次实现了1000个通道。目前商用流行的仍以40通道为主流。
（3）Interleaver
图为荷兰Twente大学的研究人员在SiON波导上采用非对称马-择（Mach-Zehnder）干涉仪和环行共振腔技术实现了Interleaver功能，可将50GHz间隔的波长交错分离，信道隔离度可达30dB。
（4）大端口数矩阵光开关(Switch)
平面波导型开关主要包含热光开关、电光开关和全内反射型开关。
热光开关是利用硅波导的热感应折射率变化制作的，其M－Z腔由二个3dB耦合器和二个波导臂组成的，其中一臂上加有热光相移薄膜加热器。通过受热和非受热实现开关功能。
电光开关与热光开关的波导结构相似，但采用电折变效应来实现对波导臂的光程差调制。由于Si材料为中心反演对称结构，泡克尔效应极弱，电光系数很小，因此难以利用场致折变效应，只能利用Si材料中的等离子色散效应，于是Si波导层中需要制备p-n结，以实现高浓度载流子的注入。InGaAsP/InP材料有较强的泡克尔效应和较大的电光系数而成为该类开关的研究热点。
全内反射型开关又叫气泡开关，利用了热毛细现象。是在波导的交叉点上垂直形成窄矩形槽，槽内封入少量折射率匹配油，薄膜金属加热器淀积在槽的端上，通过加热使槽内的油产生气泡以改变波导交叉点的折射率来实现开关功能。
日本NTT已制作了16′16的热光开关和32′32的全内反射型开关，消光比可达50dB以上。
（5）阵列型可变光衰减器（VOA）
首先将聚合物光元件产品通过严格的Telcordia标准的Gemfire公司推出的基于热光聚合物波导的VOA系列产品中有8端口和16端口两种，且8端口VOA具有关断功能，两者均尺寸小，功耗低。今年初，Gemfire在完成了对Avanex位于苏格兰Livingston的平面硅波导线路业务部门的收购后，最近又传出完成了对拥有有源平面硅处理工艺-雪崩二极管技术的NovaCrystals公司的收购。这将使Gemfire成为全面掌握平面波导技术的领先者。
（6）可调谐光滤波器(OTF)
该类器件大多利用铌酸锂良好的电光特性，在单片平面波导结构上实现可调谐滤波功能。上世纪末，美国物理研究所在氟化聚合物平面波导上掩模形成布拉格光栅，成功地实现了在1.55μm波段11nm的可调谐滤波，串音-20dB，插损3.2dB。
（7）EDWA
EDWA一般由内嵌制作在Er3+:Yb3+共掺杂玻璃基片上的光波导组成。光波导结构能够将泵浦光能量约束在截面积非常小、长度较长的区域内，只需使用数厘米长高浓度的掺铒增益介质，就可以得到常规掺铒光纤几十倍的单位长度光增益。法国Teem光子公司于1998年末首先发布采用非刻蚀或沉积的离子交换法，在玻璃薄片而不是在硅片上制作波导，具有非常低的偏振和损耗特性。随后，美国Northstar光子公司及JDSU也采用了此技术。丹麦NKT集成公司推出的C带
(1528-1562nm)20dB高增益EDWA，采用了980nm/100mW泵源，可单片集成多个放大器。随后，Teem光子公司和NKT集成公司同时发布采用PECVD制造技术，基于
multi-sourceagreement(MSA)发展的4端口全集成EDWA，每端口可达10dBm的输出。美国Inplane光子公司也推出类似产品。此外NKT公司还可提供4及8端口可以分别控制的EDWA，且采用的是非致冷的980nm泵源，其可靠性测试通过了TelcordiaGR-1312标准。
（8）可调谐增益均衡器
IBM苏黎士实验室在SiON波导上制作非对称马-择腔，采用加热一个波导臂的方法可动态控制EDFA光放大器的增益，如图6所示。采用7个这样的结构级联，可实现增益平坦度小于0.5dB。
4主要供应商及市场情况
目前平面波导类光器件的主要供应商包括：美国Inplane、NeoPhotonics、Waveguide、Avanex、MolecularNanovation、Gemfire、Opticwave、Lightconnect、Lightech、Cypress、BellLabs、LightwaveMicrosystems、JDSU、WaveSplitter；英国Bookham、BNREurope、Terahertz；法国Teem、LET；丹麦NKTIntegration；日本SENKO（扇港）、NTT、欧姆龙、CentralGlass 及加拿大北电网络、MetroPhotonics等。
据市场调研公司ElectroniCast（美）在2002年末的一项市场分析报告称，2010年前，平面波导光器件的增长率将会达到两位数，而到2006年前，将持续30多个百分点之高的增长率。2001年市场总额为1.73亿美元，到2011年，该市场总额将会超过42亿美元。此外，CIR（美）及RHK（美）的市场调研报告均对平面波导光器件的市场前景充满信心。
5结语
建立在平面光波导（PlanarLightwaveCircuit,PLC）技术之上的光器件，具有成本低、体积小、便于批量生产、稳定性好及易于与其它器件集成等优点。目前，集成光学元件已在通信、军事、电力、天文、传感等应用领域中发挥着重要作用。为提高光波导元件的集成度，现在已有不少的研究机构在
进行三维光波导器件的研制，其目的是进一步增加光波导的通道数目。
参考文献
1Min-CheolOh,etc.,AppliedPhysicsLetters,Vol73(18)pp.2543.no.2,1998 2K.W?rhoff,etc.,J.LightwaveTechnol.,vol.17,no.8,pp.1401-1407,1999 3SimoTammela,WK3,2003OFC
4Stone,MF40D,2003OFC
5相关公司网站
平面集成光波导器件综述
平面集成光波导器件综述 1 引言】 光纤通信网络中使用了多种光器件和光电器件.这些器件中的光学部分通常为三种结构：微光学结构、纤维光学结构和集成光学结构。1969年https://www.360docs.net/doc/9d11590171.html,ler首先提出集成光学器件的设想，即在一个细小的基片上实现光发射、光探测、光耦合、光分支、光波分复用、光滤波、光开关等一种和几种功能，达到器件的微型化和实现高功能密度。平面光波导技术和平面微制造技术的成功结合使这一设想变为现实。历经三十年的研究开发，目前已有一些平面集成光波导器件达到了商用化。 【2 制作器件的主要材料】 制备这些光器件和光电器件的主要材料有：InGaAsP/InP、SiO2、Si、LiNbO3和某些聚合物材料。表1 给出这几种材料的基本特性。 InGaAsP/InP是其中唯一的兼有有源和无源功能的材料，因而一直是单片集成光/光电器件研究开发的首选对象。以Si光波导为基础的混合集成收发信机已商品化。Si波导除了有很好的无源光学特性外，还具备载流子控制型的光电调制特点。聚合物材料波导光开关已产品化，聚合物材料波导无源器件也已取得重大进展。SiO2波导可用于制作性能优良的无源器件，由于制备器件所必须的理论设计、技术设备、工艺水平、材料来源等均已成熟或基本成熟，因而已形成以SiO2波导平面光波导线路（PLC）为基础的光集成器件规模生产。同时SiO2波导可以实现与有源器件的混合集成。SiO2 PLC的应用价值越来越受到关注，下面主要就SiO2 PLC器件和制造方法作一些基本介绍。 【3 二氧化硅波导基本工艺】 有几种代表性的二氧化硅波导制备技术，分别是：火焰水解（FHD）＋反应离子刻蚀（RIE），化学气相沉积（CVD）＋RIE，物理气相沉积（PVD）＋RIE。其中FHD采用SiCl4、GeCl4为主要原料，通过氢氧焰提供的高温，与氧反应生成SiO2、GeO2微细粉末层，而后在1300℃左右的高温中退火形成光学薄膜，其中GeO2等作为掺杂物质控制导波的折射率。CVD采用硅烷、锗烷或SiCl4、GeCl4,通过射频源激活与氧在等离子体状态下反应形成光学薄膜。PVD以电子束蒸发或溅射方法沉积SiO2光学薄膜。RIE 对波导膜进行导波线路的刻制。薄膜必须具有高的光学质量，因为光波是平行于薄膜表面传播的，路径通常有几厘米。薄膜尤其要有很好的折射率均匀性，因为控制光传输方向的导波层折射率n+苙与覆盖层（n）的折射率的差（苙）是很小的，苙/n在一定范围是单模条件所要求的，如n＝1.46, 苙＝0.0037，由此可知， 折射率均匀性要高，否则波导的质量无法保证。 【4 二氧化硅光波导器件】 4.1 SiO2 PLC的基本单元 平面波导器件的线路可以设计得很复杂，但基本上是由以下的基本单元构成的（图1）。直条、分支、弯曲、交叉是最简单和常用的。间隙是指在波导路径上刻出一段10祄左右的空间，插入滤波片等微小元件，以提高器件的指标。耦合是相距几祄的两波导间通过模场的相互作用，使光传输路径或强度发生改变。相移单元是利用SiO2折射率的热敏特性n（T），通过局部加热电极使n改变从而改变光的有效光程也即改变相位，热光开关就是根据这一原理制作的，例如dn/dT＝1×10－5时，10mm长的波导升温6.5℃，即产生180度相移（1.55祄）。应力单元是指在一波导的附近刻出沟槽或镀膜，使该波导局部所受应力发 生变化，从而调节器件的性能。
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平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术 随着FTTH的蓬勃发展，PLC(Planar Lightwave Circuit,平面光路)已经成为光通信行业使用频率最高的词汇之一，而PLC的概念并不限于我们光通信人所熟知的光分路器和AWG，其材料、工艺和应用多种多样，本文略作介绍。 1.平面光波导材料 PLC光器件一般在六种材料上制作，它们是：铌酸锂（LiNbO3）、Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物、二氧化硅（SiO2）、SOI（Silicon-on-Insulator, 绝缘体上硅）、聚合物（Polymer）和玻璃，各种材料上制作的波导结构如图1所示，其波导特性如表1所示。 图1. PLC光波导常用材料 铌酸锂波导是通过在铌酸锂晶体上扩散Ti离子形成波导，波导结构为扩散型。 InP波导以InP为称底和下包层，以InGaAsP为芯层，以InP或者InP/空气为上包层，波导结构为掩埋脊形或者脊形。 二氧化硅波导以硅片为称底，以不同掺杂的SiO2材料为芯层和包层，波导结构为掩埋矩形。 SOI波导是在SOI基片上制作，称底、下包层、芯层和上包层材料分别为Si、SiO2、Si和空气，波导结构为脊形。 聚合物波导以硅片为称底，以不同掺杂浓度的Polymer材料为芯层，波导结构为掩埋矩形。 玻璃波导是通过在玻璃材料上扩散Ag离子形成波导，波导结构为扩散型。
表1. PLC光波导常用材料特性 2.平面光波导工艺 以上六种常用的PLC光波导材料中，InP波导、二氧化硅波导、SOI波导和聚合物波导以刻蚀工艺制作，铌酸锂波导和玻璃波导以离子扩散工艺制作，下面分别以二氧化硅波导和玻璃波导为例，介绍两类波导工艺。 二氧化硅光波导的制作工艺如图2所示，整个工艺分为七步： 1)采用火焰水解法（FHD）或者化学气相淀积工艺（CVD），在硅片上生长一层SiO2，其 中掺杂磷、硼离子，作为波导下包层，如图2（b）所示； 2)采用FHD或者CVD工艺，在下包层上再生长一层SiO2，作为波导芯层，其中掺杂锗离 子，获得需要的折射率差，如图2（c）所示； 3)通过退火硬化工艺，使前面生长的两层SiO2变得致密均匀，如图2（d）所示。 4)进行光刻，将需要的波导图形用光刻胶保护起来，如图2（e）所示； 5)采用反应离子刻蚀（RIE）工艺，将非波导区域刻蚀掉，如图2（f）所示； 6)去掉光刻胶，采用FHD或者CVD工艺，在波导芯层上再覆盖一层SiO2，其中掺杂磷、 硼离子，作为波导上包层，如图2（g）所示； 7)通过退火硬化工艺，使上包层SiO2变得致密均匀，如图2（h）所示。 图2. 二氧化硅光波导的制作工艺 玻璃光波导的制作工艺如图3所示，整个工艺分为五步： 1)在玻璃基片上溅射一层铝，作为离子交换时的掩模层，如图3（b）所示； 2)进行光刻，将需要的波导图形用光刻胶保护起来，如图3（c）所示；
平面光波导分路器
平面光波导平面光波导分路器分路器分路器(PLC SPLITTER)(PLC SPLITTER)(PLC SPLITTER) 产品参数产品参数 2005年6月
1平面 的分类 波导分路器((PLC SPLITTER PLC SPLITTER))的分类 平面光 光波导分路器 1.1SPLITER按端口数分为以下几种： 1X4、1X8、1X16、1X32 1.2端口连接器分类为: 无、SC、FC 1.3 封装形式分类为： 盒式、裸光纤 2定义 定义 2.1 端口及尺寸定义 a. 1X4 SPLITTER b. 1X4 SPLITTER Box Type with 0.9mm or 2mm Cable c. 1X8 SPLITTER
d. 1X8 SPLITTER Box Type with 0.9mm or 2mm Cable e. 1X16 SPLITTER f. 1X16 SPLITTER Box Type with 0.9mm or 2mm Cable g. 1X32 SPLITTER
h. 1X32 SPLITTER Box Type with 0.9mm or 2mm Cable 3技术 技术要求 要求 要求 3.1 产品光学参数要求 3.1.1 测试条件：1310nm和1550nm。 3.1.2 产品光学参数应满足表1、表2的要求 表１ 参数允许偏差 （无连接器） Parameters 1 X 4 1 X 8 1 X 16 1 X 32 1 Operating Wavelength (nm) 1260－1650 2 Insertion Loss (dB) Max. 7.2 10.8 14 17.0 3 Uniformity (dB) Max. 0.6 0.8 1.2 1.7 4 Return Loss (dB) Min. 5 5 55 55 55 5 PDL (dB) Max. 0.25 0.3 0.3 0.3 6 Directivity (dB) Min. 55 55 55 55 7 Temperature Stability (-40 to 85 °C) (dB) Max. 0.6 0.6 0.8 1.0 8 Operating Temperature (℃) -40 ~ 85 9 Wavelength Dependence Loss (WDL) (dB) Max. 1.0 1.0 1.0 1.0
1平面光波导技术
光波导是集成光学重要的基础性部件，它能将光波束缚在光波长量级尺寸的介质中，长距离无辐射的传输。平面波导型光器件，又称为光子集成器件。其技术核心是采用集成光学工艺根据功能要求制成各种平面光波导，有的还要在一定的位置上沉积电极，然后光波导再与光纤或光纤阵列耦合，是多类光器件的研究热点. 按材料可分为四种基本类型：铌酸锂镀钛光波导、硅基沉积二氧化硅光波导、InG aAsP/InP光波导和聚合物（Polymer）光波导。 LiNbO3晶体是一种比较成熟的材料，它有极好的压电、电光和波导性质。除了不能做光源和探测器外，适合制作光的各种控制、耦合和传输元件。铌酸锂镀钛光波导开发较早，其主要工艺过程是：首先在铌酸锂基体上用蒸发沉积或溅射沉积的方法镀上钛膜，然后进行光刻，形成所需要的光波导图形，再进行扩散，可以采用外扩散、内扩散、质子交换和离子注入等方法来实现。并沉积上二氧化硅保护层，制成平面光波导。该波导的损耗一般为0.2-0.5dB/cm。调制器和开关的驱动电压一般为10V左右；一般的调制器带宽为几个GHz，采用行波电极的LiNbO3光波导调制器，带宽已达50GHz以上。 硅基沉积二氧化硅光波导是20世纪90年代发展起来的新技术，主要有氮氧化硅和掺锗的硅材料，国外已比较成熟。其制造工艺有：火焰水解法（FHD）、化学气相淀积法（CVD，日本NEC公司开发）、等离子增强CVD法（美国Lucent公司开发）、反应离子蚀刻技术RIE多孔硅氧化法和熔胶－凝胶法（Sol-gel）。该波导的损耗很小，约为0.02dB/cm。 基于磷化铟（InP）的InGaAsP/InP光波导的研究也比较成熟，它可与InP基的有源与无源光器件及InP基微电子回路集成在同一基片上，但其与光纤的耦合损耗较大。
集成光波导
集成光波导 姜雨萌 12204107 集成光学是关于如何在基片上构造光器件与光网络的学科，与电子集成电路技术相类似。通常，也用集成光电子学与集成光子学来描述这个领域。光子学本身就是光学与电子学相结合产生的学科。集成光学提供将光器件与电器件组合在同一衬底上，以便制造出具有特定功能的系统或子系统知识。集成光器件的尺寸通常在光波长量级，并且具有集成电路的许多优点，如工作稳定、尺寸小以及潜在的低成本。利用集成光学技术，可以设计完整的光发送机、接收机以及中继器，通过光纤实现长距离的光互连。 电磁波主要在中间层传输，其折射率为n1。中间层通常很薄，一般小于一个微米，称为薄膜。薄膜夹在折射率分别为n2和n3的敷层与衬底之间。光线通过内全反射被束缚在中心薄膜中。只有当n2和n3都小于n1时才会发生内全反射。可求得衬底界面上的临界角为 1sin 2n n c =θ, 敷层界面上的临界角可由下式求出1 3sin n n c =θ。
中心薄膜的不均匀性也会使光产生散射从而增加损耗。为了有效地传播光信号，材料的吸收损耗必须很低。对n2=n3的对称结构，我们尤其感兴趣，因为这与光纤的结构很相似。与其类似。光纤由折射率为n1的纤芯以及折射率为n2，包围纤芯的包层组成。n3=1.0的非对称波导也比较重要，这也就是顶部露在空间的集成光路结构。这种情况下，n2是衬底的折射率。 中心薄膜的场是平面波，按角度θ向上传播，另一个以相同角度向下传播。这些波的传播因子可写成k=10n k ,其中，0k 是自由空间的传播因 子。 若被导波的净传播方向是在水平方向上。传播因子在这个方向上的分量为θθβsin sin 10n k k ==，通常称之为纵向传播因子。 折射率的定义是光在自由空间的速度与其在无界介质中的速度的比值。等效折射率eff n 等于自由空间中的光速度与波导中的相速度之比， 也就是ωβ/c n eff =。
光分路器知识大全
光分路器就是光纤分路器，也称为“非波长选择性光分支器件”，用于实现特定波段光信号的功率分路及再分配功能的光纤器件。主要用于将光网络系统中的光信号进行耦合、分支、分配。光分路器可以作为独立的器件在OLT 节点、光分配点、用户接入点使用，也可以置于其他局端配线设施、光分配点和用户接入点设施内(一体化设计或可插拔式)使用。它是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用M×N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。在光纤CATV系统中使用的光分路器一般都是1×2、1×3以及由它们组成的1×N光分路器。 1、光分路器按照制作工艺分为熔融拉锥式(FBT Splitter)和平面光波导式(PLC Splitter)两种。 熔融拉锥光纤分路器(fused bi-conical tap 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。再整体封装在分路器盒中。
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。 2、光分路器按原理可以分为熔融拉锥型(FBT)和平面波导型(PL C)两种; 3、光分路器从端口形式可以划分，包括X形(2x2)耦合器、Y 形(1x2)耦合器、星形(NxN,N>2)耦合器以及树形(1xN， N>2)耦合器等 4、光分路器按分光比可分为均分器件和非均分器件。 光分路器具体结构可以包含如下5 种： ?光分路器的输入和输出侧均提供连接器(连接器型光分路器)。 ?光分路器的输入和输出侧均提供尾纤(尾纤型光分路器)。 ?光分路器的输入侧提供熔接单元，输出侧提供连接器(连接器型熔配一体化光分路器)。 ?光分路器的输入侧提供熔接单元，输出侧提供尾纤(尾纤型熔配一体化光分路器)。
SOI光波导器件研究进展及应用
SOI光波导器件前沿研究 光电信息学院 赵正松 2011059050025摘要：SOI（Silicon-on-insulator绝缘衬底上的硅）是一种折射率差大、波导传输损耗小的新型材料，SOI基光电子器件具有与微电子工艺兼容、能够实现OEIC单片集成等优点，近年来随着SOI晶片制备技术的成熟,SOI 基波导光波导器件的研究日益受到人们的重视.介绍了弯曲波导、光耦合器、可 调谐光衰减器、光调制器和光开关等常见的SOI基光波导器件的一些研究进 展。 引言：光纤通讯网络中，波分复用（WDM）是提高传输速率和扩大通讯容量的理想途径:通过在单根光纤中多个波长的复用，可以充分利用光纤巨大的带宽资源,实现不同数据格式信息的大容量并行传输，同时又可降低对器件的超高速要求。 在WDM网络中，网际间交叉互联（OXC）光信号上下载路（OADM）,以及波长变换等关键技术的实现使得WDM 网络具有高度的组网灵活性、经济性和可靠性。 在WDM光网络中，网际OXC和节点OADM功能是最核心的技术，光滤波器、光耦合器、光开关、可变光衰减器、波长变换器、复用与解复用器等是最关键的器件[1].在基于各种材料的光波导器件中,硅基光波导器件格外引人注目。 硅基光波导材料有SOI絶缘体上的硅）、SiO2/Si和SiGe/Si等多种.硅基光波 导的优势在于:硅片尺寸大、质量高、价格低;硅基光波导材料具有较大的折射率差，便于缩小器件尺寸和实现平面光波回路（PLC单片集成；电学性能好，易于控制, 具备光电混合集成的潜力;机械性能好,加工方便,可以光刻腐蚀成各种三维光波导结构；硅的热导性和热稳定性好,可以直接用作集成芯片的热沉,器件封装结构简单.最重要的是硅的加工工艺与传统微电子工艺兼容,适合低成本制作硅基光电子集成（OEIC芯片。 本文主要研究的SOI硅基光波导材料全名为Silicon On Insulator是指硅晶体管结构在绝缘体之上的意思，原理就是在Silicon （硅）晶体管之间，加入绝缘体物
平面光波导分路器封装技术
光分路器 与同轴电缆传输系统一样，光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配，这就需要光分路器来实现，光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用M×N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。在光纤CATV系统中使用的光分路器一般都是1×2、1×3以及由它们组成的1×N光分路器。 1．光分路器的分光原理 光分路器按原理可以分为光纤型和平面波导型两种，光纤熔融拉锥型产品是将两根或多根光纤进行侧面熔接而成；光波导型是微光学元件型产品，采用光刻技术，在介质或半导体基板上形成光波导，实现分支分配功能。这两种型式的分光原理类似，它们通过改变光纤间的消逝场相互耦合（耦合度，耦合长度）以及改变光纤纤半径来实现不同大小分支量，反之也可以将多路光信号合为一路信号叫做合成器。熔锥型光纤耦合器因制作方法简单、价格便宜、容易与外部光纤连接成为一整体，而且可以耐孚机械振动和温度变化等优点，目前成为市场的主流制造技术。 熔融拉锥法就是将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以一定的方法靠扰，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，通过控制光纤扭转的角度和拉伸的长度，可得到不同的分光比例。最后把拉锥区用固化胶固化在石英基片上插入不锈铜管内，这就是光分路器。这种生产工艺因固化胶的热膨胀系数与石英基片、不锈钢管的不一致，在环境温度变化时热胀冷缩的程度就不一致，此种情况容易导致光分路器损坏，尤其把光分路放在野外的情况更甚，这也是光分路容易损坏得最主要原因。对于更多路数的分路器生产可以用多个二分路器组成。 2．光分路器的常用技术指标 （1）插入损耗。 光分路器的插入损耗是指每一路输出我相对于输入光损失的dB数，其数学表达式为：Ai=-10lg Pouti/Pin ，其中Ai是指第i个输出口的插入损耗；Pouti是第i个输出端口的光功率；Pin是输入端的光功率值。 （2）附加损耗。 附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于输入光功率损失的DB数。值得一提的是，对于光纤耦合器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作过程的固有损耗，这个损耗越小越好，是制作质量优劣的考核指标。而插入损耗则仅表示各个输出端口的输出功率状况，不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。因此不同的光纤耦合器之间，插入损耗的差异并不能反映器件制作质量的优劣。对于1*N单模标准型光分路器附加损耗如下表所示： 分路数 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16 附加损耗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。 分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值，在系统应用中，分光比的确定是根据实际系统光节点所需的光功率的多少，确定合适的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比与传输光的波长有关，例如一个光分路在传输1.31 微米的光时两个输出端的分光比为50：50；在传输1.5μm的光时，则变为70：30（之所以出现这种情况，是因为光分路器都有一定的带宽，即分光比基本不变时所传输光信号的频带宽度）。所以在订做光分路器时一定要注明波长。 （4）隔离度。 隔离度是指光分路器的某一光路对其他光路中的光信号的隔离能力。在以上各指标中，
基于AWG的平面光波导技术
基于ＡＷＧ的平面光波导技术 采用平面光波導(Planar Lightwave Circuit,PLC)技术制作的阵列波导光栅(Arrayed Wave-guide Grating, AWG)是应用于光网络中的支撑技术波分复用(Wave Division Multiplexing, WDM)的重要器件。本文介绍了国内外AWG的应用现状和发展前景。 标签：平面光波导阵列波导光栅波分复用 1 平面光波导(Planar Light Circuit,PLC)技术的市场分析 伴随着光通信的发展,在金融危机影响下的亚太地区正成为全球光通信市场中最活跃的一部分,目前所面临的问题主要有:①运营商投资重心从SONET/SDH 转移到WDM的趋势将会持续高涨;②3G网络正式商用化带动了移动与固网宽带市场新旧技术的转换;③受市场驱动和政策面的影响,光纤到户(Fiber to the Home, FTTH)更加深入市场;④系统设备商们将持续兼并收购,以实现技术优势和资源整合。 基于PLC技术开发的光器件在光网络的组网中占据重要地位。波分复用(Waveguide Division Multiplexing, WDM)系统是当前最常见的光层组网技术,它通过复用/解复用器实现多路信号传输。早期的WDM系统并没有实现真正意义上的光层组网,难以满足业务网络IP化和分组化的要求,这种情况直到可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer, ROADM)的出现才得以改善。平面光波导ROADM是近年来广泛采用的ROADM子系统之一。PLC的ROADM上下路通道是彩色光,这意味着只有预定义的彩色波长可以在每个端口上下,也可以配合可调滤波器和可调激光器使用。由于PLC的集成特性,使其成为低成本的ROADM解决方案之一。目前的光波导,一般都是以玻璃、LiNbO3、GaAs 单晶等做衬底,再用扩散或外延技术制成的。PLC可以集成多种器件,例如:韩国的Byung Sup Rho等人用PLC研制的WDM双向模块[1],我国的浙江大学也研制出一种利用PLC的高集成化的PMD补偿器[2][3]。 2 AWG的结构及其工艺简介 阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating, AWG)是第一个将PLC技术商品化的元器件。它是基于干涉原理形成的波分复用器件,通过集成的AWG可以实现波长复用和解复用,这种技术已被用于WDM系统中。目前平面波导型WDM器件有多种实现方案,其做法为在硅晶圆上沉积二氧化硅膜层,再利用光刻工艺(Photolithography)及反应式离子蚀刻法(RIE)制作出AWG。该类器件通路数大、紧凑、易于批量生产,但带内频响尚不够平坦。由于AWG采用与一般半导体相同的制作过程,多通道数与低通道数的制作成本相差不多,但更适合生产,而且整合度较高,因此应用在DWDM上具有相当的潜力。北美市场在2008年初呈现活跃状态,比如:美国加州的PLC设备供应商ANDevices在一月份签订协议,提供价值$13.5百万的产品给FTTH发展商Enablence Technologies Inc[4]。在我国,以PLC
光波导的一些基本概念
平面光波导，英文缩写PLC是英文Planar Lightwave Circuit的缩写，翻译成中文为： 平面光波导(技术)。所谓平面光波导，也就是说光波导位于一个平面内。正如大家所熟悉的单层电路板，所有电路都位于基板的一个平面内一样。因此，PLC是一种技术，它不是泛指某类产品，更不是分路器！我们最常见的PLC分路器是用二氧化硅(SiO2)做的，其实PLC技术所涉及的材料非常广泛，如玻璃/二氧化硅(Quartz/Silica/SiO2)、铌酸锂(LiNbO3)、III-V族半导体化合物(如InP, GaAs等)、绝缘体上的硅 (Silicon-on-Insulator, SOI/SIMOX)、氮氧化硅(SiON)、高分子聚合物(Polymer)等。 基于平面光波导技术解决方案的器件包括：分路器(Splitter)、星形耦合器(Star coupler)、可调光衰减器(Variable Optical Attenuator, VOA)、光开关(Optical switch)、光梳(Interleaver)和阵列波导光栅(Array Waveguide Grating, AWG)等。根据不同应用场合的需求(如响应时间、环境温度等)，这些器件可以选择不同的材料体系以及加工工艺制作而成。值得一提的是，这些器件都是光无源器件，并且是独立的。他们之间可以相互组合，或者和其他有源器件相互组合，能构成各种不同功能的高端器件，如：VMUX = VOA + AWG、WSS = Switch + AWG等(图2)。这种组合就是PLC技术的未来发展方向-光子集成(Photonic Integrated Circuit, PIC
光分路器技术规格书
光分路器技术规格书 光分路器是无源光传输网络中的重要器件，作为无源器件，光分路器将输入光信号通过熔融拉锥或PLC 芯片分光等技术手段拓扑分光成多路光信号输出。在无源光网络中，所有具有拓扑分光功能的产品都安装了光分路器，光分路器是XPON 接入技术中ODN 分光拓扑网络的基础功能器件。 拉锥型光分路器 概述：熔融拉锥光纤器件采用独特的材料和制造工艺，能精准的控制光纤耦合、封装，以 及保证的插入损耗、波长相关损耗和偏振相关损耗。拉锥器件可依不同分光比，工作波长范围，连接器类型与外封装形式进行灵活配置，可快速应应于各种产品设计与项目规划。标准树形耦合器模块被广泛应用于有限电视传输，局域网和其他光通讯系统中对光信号进行分割和合并。 主要特点： （1）生产历史长，工艺比较普及，低分路性能稳定，低插入损耗和偏振相关损耗； （2）高可靠性，高方向性，工作温度可达280℃； （3）根据客户需求，可选用单窗或双窗，以及三窗； （4）根据用户数量和距离的不一致性，可选用不同分光比的器件； （5）封装尺寸可以根据客户需求来定，1X2 / 2X2封装尺寸可达到￠3X40 ； （6）模块块封装尺寸可根据客户在不同场合，定制不同尺寸的封装模块； 1X2封装尺寸图示 图1：0.9mm 松套管钢管封装 图2：裸纤钢管封装 O2 (99% ) I1 O1 (1% ) O2 (99% ) I1 O1 (1% )
性能指标： 1.1×2不同分光比 2.拉锥式分路器(模块) 注：以上性能参数不包含光纤连接器损耗
平面波导型（PLCS）分路器 概述：平面波导型分路器（PLCS）产品基于独特的石英玻璃波导工艺，结合紧密可靠的阵列光纤进行微型化耦合封装；它提供了低成本，小尺寸和高可靠性的光分路解决方案。PLC器件具有低插入损耗，偏振相关损耗，高回波损耗并在1260nm到1650nm 的波长范围内具有卓越的均匀性，同时工作温度为-40 ~ +85℃，也可根据客户要求定制生产2X16,2X32,16X64等配置的产品。主要应用在FTTH系统，模拟/数字无源光网络，有限电视网络和其他光纤系统。 主要特点： （1）低的插入损耗和偏振相关损耗，输出光的大小一致性好； （2）紧密精巧设计，封装尺寸小； （3）高可靠性，高方向性，工作温度范围大； （4）工作波长范围宽； （5）封装和模块外形尺寸可以根据客户需求来定。 器件封装尺寸 1X4 器件封装尺寸1X16 器件封装尺寸 2X4 器件封装尺寸2X16 器件封装尺寸
集成光波导
集成光波导型(AWG ) 以光集成技术为基础的平面波导型波分复用器件，具有一切平面波导的优点，如几何尺寸小、重复性好（可批量生产）、可在掩膜过程中实现复杂的支路结构、与光纤容易对准等。 目前集成波导型的波分复用器件有多种实现方案，其中以龙骨型的平面波导应用最多。它由二个星形耦合器与M 个非耦合波导构成，不等长的耦合波导形成光栅而具分光作用，两端的星形耦合器由平面设置的二个共焦阵列波导组成。如图3.2.2所示。 （1）．AWG 的优点 ①．分辨率较高。 ②．高隔离度 ③．易大批量生产。 因为具有高分辨率和高隔离度，所以复用通道的数量达32个以上；再加上便于大批量生产，所以AWG 型的波分复用器件在16通道以上的WDM 系统中得到了非常广泛的应用。 (2)．AWG 的缺点 插入衰耗较大，一般为6~11dB 。 带内的响应度不够平坦。 4．光栅型 光栅型波分复用器件属于角色散器件。当光入射到光栅上，由于光栅的角色散作用可以使不同波长的光信号以不同的角度出射，[url=https://www.360docs.net/doc/9d11590171.html,/]魔兽sf[/url]然后可再用自聚焦透镜把光信号会聚到不同的光纤中输出，如图3.2.3所示。 （1）．光栅型波分复用器件优点 ①．高分辨率 3.2.2图：AWG 波分复用器件
其通道间隔可以达到30GH Z以下。 ②．高隔离度 其相邻复用光通道的隔离度可大于40 dB。 ③．插入衰耗低 大批量生产可达到3~6dB，且不随复用通道数量的增加而增加。 ④．具有双向功能，即用一个光栅可以实现分波与合波功能。因此它可以用于单纤双向的WDM系统之中。 正因为具有很高的分辨率和隔离度，所以它允许复用通道的数量达132个之多，故光栅型的波分复用器件在16通道以上的WDM系统中得到了应用。 （2）．光栅型波分复用器件的缺点 ①．温度特性欠佳 其温度系数约为14pm /°C。因此要想保证它的中心工作波长稳定，在实际应用中必须加温度控制措施。 ②．制造工艺复杂，价格较贵。 5．光纤布喇格光栅型（FBG） 利用紫外线光干涉的方法可以在光纤芯中形成所谓布喇格光栅。 [url=https://www.360docs.net/doc/9d11590171.html,/]魔兽私服[/url]当含有多个波长的光波输入后，利用布拉格光栅就可以把某波长的光分离出来，如图3.2.4 a)所示。 利用普通的光分路器与多个光纤布喇格光栅就可以构成WDM系统使用的分波器，如图3.2.4 b)所示。 光纤布喇格光栅型波分复用器件的优点： ①．具有相当理想的带通特性，带内响应平坦、带外抑制比高； ②．温度特性较好，其温度系数可以与介质膜干涉滤波器型相媲美。
平面波导型和熔融拉锥型光分路器
平面波导型和熔融拉锥型光分路器 随着通讯市场新增值业务如可视电话、IPTV、网络游戏等的不断推出，用户对带宽的要求不断提高，现有的以铜缆为主的XDSL网络已不能适应用户的需求。光进铜退已是大势所趋，特别一些发达国家如日本、美国、韩国等已将光纤到户（FTTH）作为国家战略加以鼓励发展。无源光网络（PON）已经成为各国FTTH的首选接入方案。 光分路器（splitter）作为连接光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）的核心光器件，其质量性能成为网络是否可靠安全的最关键器件之一。 目前，光分路器主要有平面光波导技术和熔融拉锥技术两种，熔融拉锥技术又可以分为一次熔锥光分路器和多个1×2串接式光分路器。三种结构的原理图见图1。 下面对二种产品技术作简要介绍 ㈠平面波导型光分路器(PLC Splitter) 此种器件内部由一个光分路器芯片和两端的光纤阵列耦合组成。芯片采用半导体工艺在石英基底上生长制作一层分光波导，芯片有一个输入端和N个输出端波导。然后在芯片两端分别耦合输入输出光纤阵列，封上外壳，组成一个有一个输入和N个输出光纤的光分路器。（见图2a、图2b） 根据用户需要，可以将输入输出为裸光纤的器件，封装在各式封装盒中，输入输出光纤用松套管保护，并可以外接各种连接器。（见图2c） 该技术由于采用半导体技术，工艺稳定性、一致性好，损耗与光波长不相关，通道均匀性好，结构紧凑体积小，大规模产业化技术成熟，已经被日本、美国、韩国、法国等多数国家指定采用技术。常用的光分路器有1×N和2×N（N=4，8，16，32，64）㈡熔融拉锥光纤分路器（FBT 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，拉伸过程中监控各路光纤耦合分光比，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。图3是两根光纤熔融拉伸后光纤模场截面示意图。 一次拉锥技术是将多根光纤捆在一起(见图1b)，在特制的拉锥机上同时熔融拉伸，并实时监控各路光纤的损耗。目前成熟的一次拉锥工艺已能一次1×4以下器件。实验室有1×8的记录，但批量生产工艺还未成熟。目前国外FTTH工程中，低分路光分路器（1×4以下）常采用一次拉锥技术器件。（图4a为1×2实物图） 串接式熔锥1×N分路器件都是由（N-1）个1×2拉锥单元串联熔接一个封装盒内（图
光波导理论与技术 大学课件
光波导理论与技术大学课件 06 年复习题 x E y x t Ay cos t1. 已知一平面电磁波的电场表达式为 c ， 写出与之相联系的磁场表达式。(提示:利用麦克斯韦尔方程，注意平面波的特点) 2E 1 2E2. 证明平面电磁波公式 E A cost kx 是波动微分方程 0 的解。 x 2 v 2 t 23. 在直角坐标系任意方向上以角频率传播的平面波为 E A exp j t k r ，根据波动方程 2 2E ，导出用角频率、电容率、导磁率0 表示平面波的传 E 0 2 0 播常数 k。 t4. ?璧ド矫娌ㄓ?E A exp j t kz 表示，求用电容率、导磁率0 表 示的该平面波传播速度。(提示:考虑等相位面的传播速度)5. 用文字和公式说明电磁场的边界条件。6. 设时变电磁场为 A xt A x sin ωt ，写出该电磁场的复振 幅表示式，它是时间的函数还是空间的函数,7. 分别写出麦克斯韦尔方程组和波动方程的时域与频域的表达式。8. 说明平面波的特点和产生的条件。9. 写出平面波在下列情况下的传播常数或传播速度表示式: 1 沿任意方向的传播速度; 2 在折射率为 n 的介质中的传播常数; 3 波矢方向与直角坐标系 z 轴一致的传播常数。10. 平面波波动方程的解如下式，说明等式右边两项中正负号和参数 k 的物理意义。 E x z ， t E e j t kz E e j t kz11. 说明制成波片材料的结构特点，如何使波片成为 1/4 波片和 1/2 波片12. 如果要将偏光轴偏离 x 轴度的线偏振光转变 成 x 偏振光，应将/2 波片的主轴设定为偏离 x 轴多大角度13. 什么是布儒斯特 起偏角,产生的条件是什么14. 光波在界面反射时，什么情况下会产生半波损失15. 如何利用全反射使线偏振光变成园偏振光,16. 什么是消逝波,产生消逝波的条件是什么,17. 什么是相位梯度,它与光波的传输方向以及介质折射率是什么关系,18. 在非均匀介质中如何表示折射率与光线传播方向的关系,19. 光纤的数值孔径表示 什么,如何确定它的大小20. 在下列情况下，计算光纤数值孔径和允许的最大入射 角(光纤端面外介质折射率n1.00): 1 阶跃折射率塑料光纤，其纤芯折射率 n1
PLC光分路器封装技术
平面光波导（PLC）分路器封装技术 目前光分路器主要有两种类型：一种是采用传统光无源器件制作技术（拉锥耦合方法）生产的熔融拉锥式光纤分路器；另一种是采用集成光学技术生产的平面光波导（PLC）分路器。PLC分路器是当今国内外研究的热点，具有很好的应用前景，然而PLC分路器的封装是制造PLC分路器中的难点。 PLC分路器内部结构。 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。PLC分路器的封装涉及到光纤阵列与光波导的六维紧密对准，难度较大。当采用人工操作时，其缺点是效率低，重复性差，人为因素多且难以实现规模化的生产等。 PLC分路器实物照片。 PLC分路器的制作 PLC分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1、1等分路；然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。其内部结构和实物照片分别如图1、2所示。 与熔融拉锥式分路器相比，PLC分路器的优点有：（1）损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。（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，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需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。（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。
同时，PLC分路器的主要缺点有：（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很少。（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分路器封装技术 PLC分路器的封装过程包括耦合对准和粘接等操作。PLC分路器芯片与光纤阵列的耦合对准有手工和自动两种，它们依赖的硬件主要有六维精密微调架、光源、功率计、显微观测系统等，而最常用的是自动对准，它是通过光功率反馈形成闭环控制，因而对接精度和对接的耦合效率高。 PLC分路器封装主要流程如下： （1）耦合对准的准备工作：先将波导清洗干净后小心地安装到波导架上；再将光纤清洗干净，一端安装在入射端的精密调整架上，另一端接上光源（先接6.328微米的红光光源，以便初步调试通光时观察所用）。 （2）借助显微观测系统观察入射端光纤与波导的位置，并通过计算机指令手动调整光纤与波导的平行度和端面间隔。 （3）打开激光光源，根据显微系统观测到的X轴和Y轴的图像，并借助波导输出端的光斑初步判断入射端光纤与波导的耦合对准情况，以实现光纤和波导对接时良好的通光效果。 （4）当显微观测系统观察到波导输出端的光斑达到理想的效果后，移开显微观测系统。 （5）将波导输出端光纤阵列（FA）的第一和第八通道清洗干净，并用吹气球吹干。再采用步骤(2)的方法将波导输出端与光纤阵列连接并初步调整到合适的位置。然后将其连接到双通道功率计的两个探测接口上。 （6）将光纤阵列入射端6.328微米波长的光源切换为1.310/1.550微米的光源，启动光功率搜索程序自动调整波导输出端与光纤阵列的位置，使波导出射端接收到的光功率值最大，且两个采样通道的光功率值应尽量相等（即自动调整输出端光纤阵列，使其与波导入射端实现精确的对准，从而提高整体的耦合效率）。
光波导的理论以及制备方法介绍
光波导的理论以及制备方法介绍 摘要 由光透明介质(如石英玻璃)构成的传输光频电磁波的导行结构。光波导的传输原理是在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播。 光波导的研究条件与当前科技的飞速发展是密不可分的，随着技术的发展，新的制备方法不断产生，从而形成了各种各样的制备方法，如离子注入法、外延生长法、化学气相沉淀法、溅射法、溶胶凝胶法等。重点介绍离子注入法。 光波导简介如图所示为光波导结构 图表1光波导结构 如图中共有三层平面相层叠的光学介质，其对应折射率n0,n1,n2。其中白色曲折线表示光的传播路径形式。可以看出，这是依靠全反射原理使光线限制在一层薄薄的介质中传播，这就是光波导的基本原理。为了形成全反射，图中要求n1>n0,n2。 一般来讲，被限制的方向微米量级的尺度。 图表2光波导模型 如图2所示，选择适当的角度θ（为了有更好的选择空间，一般可以通过调整三层介质的折射率来取得合适的取值），则可以将光线限制在波导区域传播。 光波导具有的特点光波导可以用于限制光线传播光路，由于本身其尺寸在微米量级，就使得其有很多较好的特点： （1）光密度大大增强 光波导的尺寸量级是微米量级，这样就使得光斑从平方毫米尺度到平方微米尺度光密度增大104—106倍。 （2）光的衍射被限制 从前面可以看出，图示的光波导已经将光波限制在平面区域内，后面会提到稍微变动一下技
术就可以做成条形光波导了，这样就把光波限制在一维条形区域传播，这就限制了光波的衍射，有一维限制（一个方向），二维限制（两个方向）区分（注：此处“一维”与“二维”的说法并不是专业术语，仅仅指光的传播方向的空间自由度，不与此研究专业领域的说法相混同）。 （3）微型元件集成化 微米量级的尺寸集成度高，相应的成本降低 （4）某些特性最优化 非线性倍频阈值降低，波导激光阈值降低 综上所述，光波导本身的尺寸优势使得其有很好的研究前景以及广泛的应用范围。 光波导的分类一般来讲，光波导可以分为以下几个大类别： 图表3平面波导（planar） 图表4光纤（fiber）
烽火光分路器概述
烽火用于PON网络的无源光分路器 技术方案建议书 1.一般要求 (2) 2.结构要求 (2) 3.光分路器技术参数 (2) 4.光分路器环境性能 (3) 5.检测报告和质量保证 (4) 6.样品 (4) 7.包装 (4) 8.光分路器选择指南 (5) 9.光分路器安装附件 (7) 10.烽火光分路器生产简介 (10) 11.烽火光分路器质量认证 (17) 12.分路器标准简介 (21) 13.光分路器常规性能测试方法 (24) 14.烽火技术服务支持与保修 (28) 烽火通信科技股份有限公司 2009年7月
1. 一般要求 1.1 本规范规定了用于xPON网络的光分路器用材料、设计、结构和试验方法的一般要求。本规范 规定的光分路器将满足Telcordia GR-1209-Core和GR-1221-Core的要求，以及本规范中规定的其它要求。 1.2 光分路器需有一个或两个输入端和2个以上输出端，光功率在输出端为永久性分配方式。 2. 结构要求 2.1 分路器的单模尾纤应该采用G.657A光纤，光纤的最大弯曲半径为15mm。 2.2 光分路器模块应经济高效、坚固且结构紧凑，所有器件应固定良好并可提供足够的供管理、连 接、安装、维护、检验、测试和重新调整用的空间。 2.3 应能提供下列三种标准的光分路器封装模块，以适应不同的安装设施和安装环境。 a. 盒式封装：直接出Φ2.0mm尾纤端子，尾纤长度不短于1米； b. 机架式封装：适合19英寸标准机架安装，出光纤适配器； c. 微型封装结构：直接出Φ0.9mm尾纤端子，尾纤长度不短于1米。 2.4 应能提供特殊结构的光分路器封装模块，其一是可将多个小分路比分路器集成在一个封装盒内， 节约小分路比分路器的安装空间，其二是能提供特殊分路比或特殊分光比的分路器设计。 2.5 盒式封装的光分路器的尺寸为128mm(W) ×78mm(H)×15mm(D)，机架式安装的光分路器的 宽应为482mm，高应为43.5mm(1U)，深为160mm。 2.6 机架式封装的光分路器结构设计中应考虑有妥善的保护措施，防止在运输途中和使用过程中光 分路器端子被损伤。 2.7 为便于识别光纤链路，每个光分路器封装盒上应以可靠的方式为每个光纤输入输出端口提供永 久性标识。 2.8 光分路器的封装设计应考虑在各种箱体或盒体内安装时，无需使用复杂的安装工具。必要情况 下，应随光分路器包装附特殊安装材料。 3. 光分路器技术参数 3.1 光传输性能要求