十常见光无源器件制作工艺
十常见光无源器件制作工艺
光无源器件，也被称为光波导器件或光学器件，是光通信领域中至关
重要的组成部分。光无源器件主要包括光纤、光耦合器、分束器、滤波器、波长分复用器等。这些器件在光通信系统中起到了传输、分配、滤波等关
键作用。下面将介绍光无源器件制作的一般工艺流程。
1.光纤制作工艺
光纤是光通信系统中最基础的无源器件。光纤的制作工艺主要包括：
预制棒拉制法、外气流法、内气流法和PCVD法。其中，最常用的方法是PCVD法（Plasma Chemical Vapor Deposition），即等离子体化学气相
沉积法。PCVD法利用预制的石英玻璃作为基材，将基材放入反应室中，
在高温下加入反应气体，通过化学反应和热反应生成二氧化硅，从而在玻
璃表面形成纳米级别的光纤芯。然后通过拉伸和涂覆等工艺，制作出具有
高纯度、低损耗的光纤。
2.光耦合器制作工艺
光耦合器用于将光信号从一个光波导传输到另一个光波导，是光通信
系统中常见的无源器件。光耦合器的制作工艺主要包括：硅基法、焕射损
耗法和金属/微透镜法等。其中，硅基法是最常见的制作工艺。硅基法利
用硅基材料作为基底，通过刻蚀技术制作出光波导结构，再利用电子束光
刻技术和离子束刻蚀技术进行微结构的制作。通过这些工艺步骤，可以实
现光耦合器的制作。
3.分束器制作工艺
分束器是将入射的光信号等比例地分离到不同的输出通道中的器件。
分束器的制作工艺主要包括：多模段法、多波长法、光纤法等。其中，多
模段法是最常用的制作工艺。多模段法利用光波导的多模特性，通过调整
光波导的宽度和长度等参数，实现光信号的分束效果。此外，多波长法则
是利用不同波长的光信号在光波导中的传输特性差异，实现光信号的分束。
4.滤波器制作工艺
滤波器用于选择性地传输特定波长的光信号，常用于光通信系统中的
波分复用和波长切换。滤波器的制作工艺主要包括：干涉滤波器法、光波
导滤波器法等。干涉滤波器法利用光的干涉效应，通过将不同波长的光信
号引入波导滤波器中，通过干涉效应来实现波长选择性的滤波。光波导滤
波器法则是通过在光波导中引入特定结构，利用光的传输性质选择性地传
输特定波长的光信号。
5.波长分复用器制作工艺
波长分复用器用于将多个不同波长的光信号合并到一个光纤中进行传输，是光通信领域中重要的组件之一、波长分复用器的制作工艺主要包括：星形耦合器法、多插入波导法等。星形耦合器法是一种常用的制作工艺，
它通过在光波导中引入星形结构，将不同波长的光信号耦合到一个输出波
导中。多插入波导法则是通过在光波导中引入多个插入波导，每个插入波
导负责传输一个特定波长的光信号，从而实现波长分复用的功能。
总之，光无源器件的制作工艺是光通信系统中关键的一步，在器件的
设计、加工和测试过程中，需要采用相应的工艺步骤和设备，以保证器件
的性能和可靠性。随着光通信技术的不断发展，光无源器件的制作工艺也
在不断改进和创新，以满足不断变化的市场需求和技术挑战。
光隔离器
光隔离器——光网络中的重要无源器件 刘金华B21014100 10级光信息 摘要：目前光通信技术向高速、大容量方向发展，但是由于某些关器件，如LD及光 放大器等对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，并导致性能恶化使光路中出现反射，从而影响到信息的准确传递。由此出现了一种只允许光线沿光路正向传输的非互易性无源器件——光隔离器。本文主要是介绍了不同种类的光隔离器的结构及其工作原理、在不同领域中应用和其未来的发展。 Direction of optical communication technology to high-speed, large-capacity development, but due to some switching devices, such as LD and optical amplifier light reflected from the connector, welding points, filters are very sensitive and cause performance deterioration of the optical pathin reflection, and thus affect the accurate transmission of information. Thereby which only allows the light along the optical path of the forward transmission non-reciprocity passive device - optical isolator. This paper introduces the structure and operating principle of the different types of optical isolator, in different areas of the application and its future development. 关键词：种类结构工作原理前景 引言:在光网络中，无源器件主要用于把光信号分类或解复用后再送到适当的输出端 口。然而某些关器件，如LD及光放大器等对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，并导致性能恶化。随着光通信技术向高速、大容量方向发展，光路中反射已成为一个必须解决的重要问题，由此出现了一种只允许光线沿光路正向传输的非互易性无源器件——光隔离器。光隔离器的工作原理主要是利用磁光晶体的法拉第效应。法拉第效应是法拉第在1845年首次观察到不具有旋光性的材料在磁场作用下使通过该物质的光的偏振方向发生旋转的现象，也称为磁致旋光效应。沿磁场方向传输的偏振光，其偏振方向旋转角度θ和磁场强度B与材料长度L的乘积成比例。下图就是光隔离器的原理图。 对于正向入射的信号光，通过起偏器后成为线偏振光，法拉弟旋磁介质与外磁场一起使信号
薄膜滤波器的研制
薄膜滤波器的研制 傅凯文解金山 Auxora 北极光电（深圳）有限公司 摘要：光学滤波器被广泛地应用于光纤通信，民用高科技产品中的光电显示，航空航天以及军事技术当中。本文通过对薄膜滤波器的结构与工作原理、制作工艺、理论分析等阐述了薄膜滤波器的研制问题。 关键字：光学滤波器光频选择器结构工作原理研制 引言 光学滤波器被广泛地应用于光纤通信，民用高科技产品中的光电显示，航空航天以及军事技术当中。是一类非常重要的光无源器件，由于它的功能不可替代，而且用量较大，所以已形成了一个新兴产业。 所谓光学滤波器，即光频选择器。它能使某一光频通过而使其它光频被阻断。正因为它具有这种功能，可使混合的光波一一被分开，变成单一频率的光波。光纤通信复用系统中所用的光解复用器就是利用这种原理将复用的混合波被解复用为单一的光载波。 光滤波器的种类很多，按照选频特性划分为带通滤波器、带阻滤波器、低通滤波器、高通滤波器、以及梳指滤波器；从选频功能划分，有固定光频滤波器和可调光频滤波器；若从结构上划分滤波器，那么种类就更加繁多。有薄膜干涉滤波器（TFF）、阵列波导光栅（AWG）滤波器、光纤布喇格光栅滤波器（FBG）、全息光栅（HG）滤波器、光子晶体滤波器（PCF）、以及这些结构构成的混合型光滤波器，等等。以上诸多类型的光滤波器，应用最多也最为重要的有三种：薄膜干涉滤波器、阵列波导光栅滤波器、以及光纤布喇格光栅滤波器。 光滤波器从应用角度上考虑，不论何种滤波器，都必须具有以下性能：插入损耗小、选频特性严格、通带频响曲线接近矩型、滤波性能稳定、结构紧凑、使用方便、以及价格低廉。 1 薄膜滤波器的结构与工作原理 薄膜滤波器是在玻璃衬底上或玻璃陶瓷衬底上，通过精确的镀膜工艺，将SiO2和TiO2交替的沉积在其表面上。其厚度为分子层量级。并根据需要，其层数从几层到几百层不等。层数越多，通过的响应谱曲线越接近矩形，其性能越优越。 图1：薄膜滤波器结构示意图 图1是薄膜滤波器结构示意图。图中的H、L分别代表高低折射率介质膜。由多层交错介质膜组成反射器，并构成法布里-泊罗谐振腔。它的工作原理是这样的：每层介质膜即可透射一部分光又可反射一部分光，每层介质膜界面上多次反射与透射，进行光学干涉，线性叠加。当两个薄膜界面上，来回反射和透射的光程差为光波长时，多次透射光同相加强，形成更强的透射光波，反相则相消。所以薄膜滤光器，也称为薄膜干涉滤波器。只要适当地设计多层介质膜系，就可得到性能良好的滤波器。 薄膜干涉滤波器与其它滤波器（如AWG、FBG等）相比，具有插损小、隔离度高、串扰小、以及工作稳定性好等优点。从近几年广泛地应用实践来看，其优良性能已得到公认。是实际应用中的首选品种。
光接入网培训重点
850nm波长，多模光纤1310nm波长，0.35dB/km以下。1550nm波长，0.15dB/km极限。光纤主要由纤芯、包层、涂敷层组成。色散用延时差表示色散程度 G.652 的最小弯曲半径推荐为30mm G.657弯曲半径可达5～10mm. 蓝桔绿棕灰白红黑黄紫粉红青绿 G.657 A1和G.657 A2类光纤使用于O、E、S、C 和L波段（1260nm～1625nm），满足G.652 D类光纤的全部传输特性，可与现网存在的大量G.652 D类光纤实现完全平滑对接，目前蝶形引入光缆基本采用G.657 A2类光纤中心束管式光缆的特点是中心无加强元件 光分路器是指用于实现特定波段光信号的功率耦合及再分配功能的光无源器件一次封装的PLC型光分路器主要由PLC芯片、光纤阵列（FA）、外壳三部分组成 PON由局侧的OLT （Optical Line Terminal，光线路终端）、用户侧的ONU （Optical Network Unit，光网络单元）和ODN （Optical Distribution Network，光分配网）组成.PON系统采用WDM（波分复用）技术，使得不同的方向使用不同波长的光信号，实现单纤双向传输。下行数据流采用广播技术，实现天然组播。上行数据流采用TDMA技术，灵活区分不同的ONU数据。 内容GPON （ITU- - T G.984 ）EPON （IEEE 802.3ah ） 遵循协议ITU-T G.984 IEEE 802.3ah 下行速率2500 Mbps或1250 Mbps 1250 Mbps 上行速率1250 Mbps 1250 Mbps ODN的网络架构一般以树形为主采用一级或二级分光方式. 光分路器的级联不应超过二级. 在覆盖区域内的用户规模较小时，可采用缩小光分路比的方法来延长传输距离 在用户需要提供高带宽业务的情况下，可采用缩小光分路比的方法来提高接入带宽 采用一级分光方式的ODN网络，其结构简单，故障点少，端口利用率高，并且相比二级分光方式可节省0.5-1.0dB的插入损耗，但组网需占用较多的光缆芯数，所需敷设的光缆容量较大。光分路器端口的配置数量应根据业务发展需求而定，当用户业务需求不明确时，可采用接入光缆“全”覆盖，即末级光缆分纤设备以上的光缆应能满足光分路器扩容所需的纤芯数量，一次性敷设到位. ODN建设应符合GB 50846-2012《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》和GB 50847-2012《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程施工及验收规范》 商务楼宇宜采用1:32分光 主干光缆网是一张承载多种业务的物理网络，是根据不同的业务需求和用户分布进行整体规划和统一建设的，因此在分析FTTH ODN 造价时，可按300～400元/芯公里（含光缆交接/配纤设备）的综合造价折算至每户. 对于ODN的造价控制关键在于对ODN建设中施工费用的控制 配线光缆——配线光节点到主干光节点、配线光节点之间的光缆，结构以星形或树形为主 主干光缆——主干光节点与端局、主干光节点之间的光缆，结构以“环形无递减+ +树形递减为主. 局端机楼至主干光节点、主干光节点至主干光节点之间应设置共享纤芯和预留纤芯。共享纤芯主要用于组类似SDH/PTN环网等环型网络，预留纤芯将为不确定的业务组网使用 FTTH网络整体建设成本有两部分构成： 局房建设成本（含配套设施） 光缆建设成本. 在规划中应优先选择现有的机楼（房）设置OLT 在进行接入光缆规划时，首先确定光节点的位置和分布，按照“由下至上”顺序规划光节点，再根据光节点的规划确定光缆路由及纤芯配置 配线光节点在网络上的位置相当于铜缆网的交接箱，在FTTH模式下，基本上每个配线光节点覆盖一个小区的范围。配线光节点主要采用无跳接光交接箱的形式，对于能够免费获取机房的小区，也可选择光交接间的形式。位置选择应满足以下原则： ?宜设在节点覆盖区域内光缆网中心略偏主干光节点的一侧。 ?靠近人（手）孔便于出入线的地方或利旧光缆的汇集点上。 ?符合城市规划，不妨碍交通并不影响市容观瞻的地方。 ?安全、通风、隐蔽、便于施工维护、不易受到外界损伤及自然灾害的地方。 配线光缆的纤芯需求分为三类：公众用户纤芯需求、政企专线及基站业务纤芯需求、预留 纤芯需求。主干光缆是用户业务接入的汇聚层，其网络安全至关重要，应尽量采用环 型网络结构，树型为辅. DN组网宜采用二级分光.必须贯彻国家的有关方针、政策、法规，执行相关标准和规范，并进行多种方案比较，提出优选方案。保证建设项目安全适用、经济合理、满足施工和适用要求。 以用户需求和用户分布情况为基础，结合当地电信的网络发展规划，处理好局部与整体、近期与远期、技术与经济的关系，努力提高工程建设的投资效益。引入全程全网的思路，采取打破行政区划，推进跨乡镇、跨县区组网策略。
光隔离器的功能和基本原理
光隔离器的功能和基本原理 光隔离器的功能是让正向传输的光通过而隔离反向传输的光，从而防止反射光影响系统的稳定性，与电子器件中的二极管功能类似。光隔离器按偏振相关性分为两种：偏振相关型和偏振无关型，前者又称为自由空间型（Freespace），因两端无光纤输入输出；后者又称为在线型（in-Line），因两端有光纤输入输出。自由空间型光隔离器一般用于半导体激光器中，因为半导体激光器发出的光具有极高的线性度，因而可以采用这种偏振相关的光隔离器而享有低成本的优势；在通信线路或者 EDFA 中，一般采用在线型光隔离器，因为线路上的光偏振特性非常不稳定，要求器件有较小的偏振相关损耗。 光隔离器利用的基本原理是偏振光的马吕斯定律和法拉第（Farady）磁光效应，自由空间型光隔离器的基本结构和原理如下图所示，由一个磁环、一个法拉第旋光片和两个偏振片组成，两个偏振片的光轴成45°夹角。正向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 1 的透光轴方向，经过法拉第旋光片时逆时针旋转45°至偏振片 2 的透光轴方向，顺利透射；反向入射的线偏振光，其偏振方向沿偏振片 2 的透光轴方向，经法拉第旋光片时仍逆时针旋转45°至与偏振片 1 的透光轴垂直，被隔离而无透射光。自由空间型光隔离器相对简单，装配时偏振片和旋光片均倾斜一定角度（比如4°）以减少表面反射光，搭建测试架构时注意测试的可重复性，其他不赘述。下面详细介绍在线式光隔离器的发展情况。 最早的在线式光隔离器是用Displacer晶体与法拉第旋光片组合制作的，因体积大和成本高而被Wedge型光隔离器取代；在线式光隔离器因采用双折射晶体而引入 PMD，因此相应出现 PMD 补偿型 Wedge 隔离器；某些应用场合对隔离度提出更高要求，因此出现双级光隔离器，在更宽的带宽内获得更高隔离度。 下面依次介绍这些在线式光隔离器的结构和原理。 1) Displacer 型光隔离器 Displacer型光隔离器结构和光路如下图所示，由两个准直器、两个Displacer晶体，一个半波片、一个法拉第旋光片和一个磁环（图中未画出）组成。正向光从准直器 1入射在Displacer1 上，被分成o光和e光传输，经过半波片和法拉第旋光片后，逆时针旋转45 +45 =90 ，发生o光与e光的转换，经Displacer2合成一束耦合进入准直器 2；反向光从准直器 2 入射在Displacer2 上，被分成o光和e光传输，经过法拉第旋光片和半波片后，逆时针旋转45 -45 =0 ，未发生o光和e光的转换，经Displacer1 后两束光均偏离准直器1 而被隔离。 Displacer 型光隔离器的缺点是，为了满足隔离度要求，反向光路中的两束光需偏移较大距离，可参考图 2（a），而双折射特性较好的钒酸钇 Displacer 晶体，其长度与偏移量
华为光分路器产品介绍
光分路器 光分路器:适用于将一根光纤信号分解为多路光信号输出 光分路器的作用：①把一道主光源通过分路器把光分成1-N份的光路出去；②是把1-N 份的光路通过分路器合成为1束主光源回收！ 工作原理：在单模光纤传导光信号的时候，光的能量并不完全是集中在纤芯中传播，有少量是通过靠近纤芯的包层中传播的，也就是说，在两根光纤的纤芯足够靠近的话，在一根光纤中传输的光的模场就可以进入另外一根光纤，光信号在两根光纤中得到重新的分配技术实现：目前有两种类型光分路器可以满足分光的需要：一种是传统光无源器件厂家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），一种是基于光学集成技术生产的平面光波导分路器(PLC Splitter),这两种器件各有优点，用户可根据使用场合和需求的不同，合理选用这两种不同类型的分光器件，以下对两种器件作简单对比：
总结 1、两种器件的主要参数对比总结如下： 这两种器件在性能价格方面各有优势，两种工艺技术也都在不断升级，不断克服各自的缺点。拉锥式分路器正在解决一次性拉锥数量不多和均匀性不良等问题；光波导分路器也在降低成本方面作不懈努力，目前两种器件在1X8以上成本已相差无几，随着分路通道的增加平面波导型分路器价格更优。 2、如何选择器件如何选用这两种器件，关键要从使用场合和用户的需求方面考虑。在一些体积和光波长不是很敏感的应用场合,特别是分路少的情况下，选用拉锥式光分路器比较实惠,如独立的数据传输选用1310nm拉锥式分路器，电视视频网络可选择1550nm的拉锥式分路器；在三网合一、FTTH等需要多个波长的光传输而且用户较多的场合下，应选用光波导分路器。目前，国内多数公司进行FTTH试验网多采用拉锥式分路器，这是由于许多设计人员对PLC器件还不熟悉，国内也很少有公司生产这种器件。日本和美国FTTH真正商业运行的市场几乎全部采用平面光波导分路器。 武汉普林电子有限责任公司和武汉新锐科光通信设备有限公司的产品都有1：N系列(最大1*64)和2、；N 系列( 最大2* 64)的全系列PLC和FBT产品。深圳市奥普特旺科技有限公司也有这2系列产品。
十常见光无源器件制作工艺
十常见光无源器件制作工艺 光无源器件，也被称为光波导器件或光学器件，是光通信领域中至关 重要的组成部分。光无源器件主要包括光纤、光耦合器、分束器、滤波器、波长分复用器等。这些器件在光通信系统中起到了传输、分配、滤波等关 键作用。下面将介绍光无源器件制作的一般工艺流程。 1.光纤制作工艺 光纤是光通信系统中最基础的无源器件。光纤的制作工艺主要包括： 预制棒拉制法、外气流法、内气流法和PCVD法。其中，最常用的方法是PCVD法（Plasma Chemical Vapor Deposition），即等离子体化学气相 沉积法。PCVD法利用预制的石英玻璃作为基材，将基材放入反应室中， 在高温下加入反应气体，通过化学反应和热反应生成二氧化硅，从而在玻 璃表面形成纳米级别的光纤芯。然后通过拉伸和涂覆等工艺，制作出具有 高纯度、低损耗的光纤。 2.光耦合器制作工艺 光耦合器用于将光信号从一个光波导传输到另一个光波导，是光通信 系统中常见的无源器件。光耦合器的制作工艺主要包括：硅基法、焕射损 耗法和金属/微透镜法等。其中，硅基法是最常见的制作工艺。硅基法利 用硅基材料作为基底，通过刻蚀技术制作出光波导结构，再利用电子束光 刻技术和离子束刻蚀技术进行微结构的制作。通过这些工艺步骤，可以实 现光耦合器的制作。 3.分束器制作工艺 分束器是将入射的光信号等比例地分离到不同的输出通道中的器件。 分束器的制作工艺主要包括：多模段法、多波长法、光纤法等。其中，多
模段法是最常用的制作工艺。多模段法利用光波导的多模特性，通过调整 光波导的宽度和长度等参数，实现光信号的分束效果。此外，多波长法则 是利用不同波长的光信号在光波导中的传输特性差异，实现光信号的分束。 4.滤波器制作工艺 滤波器用于选择性地传输特定波长的光信号，常用于光通信系统中的 波分复用和波长切换。滤波器的制作工艺主要包括：干涉滤波器法、光波 导滤波器法等。干涉滤波器法利用光的干涉效应，通过将不同波长的光信 号引入波导滤波器中，通过干涉效应来实现波长选择性的滤波。光波导滤 波器法则是通过在光波导中引入特定结构，利用光的传输性质选择性地传 输特定波长的光信号。 5.波长分复用器制作工艺 波长分复用器用于将多个不同波长的光信号合并到一个光纤中进行传输，是光通信领域中重要的组件之一、波长分复用器的制作工艺主要包括：星形耦合器法、多插入波导法等。星形耦合器法是一种常用的制作工艺， 它通过在光波导中引入星形结构，将不同波长的光信号耦合到一个输出波 导中。多插入波导法则是通过在光波导中引入多个插入波导，每个插入波 导负责传输一个特定波长的光信号，从而实现波长分复用的功能。 总之，光无源器件的制作工艺是光通信系统中关键的一步，在器件的 设计、加工和测试过程中，需要采用相应的工艺步骤和设备，以保证器件 的性能和可靠性。随着光通信技术的不断发展，光无源器件的制作工艺也 在不断改进和创新，以满足不断变化的市场需求和技术挑战。
光无源器件的技术分析
光无源器件的技术分析 光无源器件是指在光通信系统中不需要外接电源供给，利用光子在光波导、光纤、半 导体等材料中传播的器件。光无源器件在光通信和光网络中扮演着重要的角色，包括光分 路器、光耦合器、光功率分配器、光滤波器等，为光通信系统的稳定和高效运行提供了关 键支持。本文将从原理、类型、技术发展和应用等方面对光无源器件进行详细的技术分 析。 一、光无源器件的原理 光无源器件是通过光学材料的特性和结构设计实现对光信号的处理和管理的器件。其 工作原理主要基于光波导和光学作用。光无源器件中最常用的材料包括玻璃、硅、二氧化 硅等。在这些材料中，光子的传输和调控可以通过全反射、衍射、干涉等光学效应来实现。通过优化器件的结构和材料的特性，可以实现光信号的分路、合路、滤波、耦合等功能。 1. 光分路器：光分路器是指将输入的光信号按照一定的比例分配到不同输出端口的 器件。常见的有3dB、1x2、1x4、1x8等不同规格的光分路器，用于实现光信号的分光或合波。 2. 光耦合器：光耦合器用于实现不同波导之间的光能耦合和传输，包括耦合衰减器、耦合波导、耦合光栅等。 3. 光功率分配器：光功率分配器用于将输入端的光功率分配到多个输出端口，常见 有1xN、2xN等不同规格的光功率分配器。 4. 光滤波器：光滤波器用于实现对光信号的波长选择、滤波和频谱整形等功能，包 括准直器、光栅、光纤布拉格光栅等。 5. 光隔离器：光隔离器用于实现单向光传输，将输入端的光信号进行隔离并输出， 主要应用于光网络的光路保护和光信号的干扰管理等方面。 6. 光偏振器：光偏振器用于实现对光信号的偏振状态选择和转换，保证光信号在波 导中的稳定传输和处理。 随着光通信和光网络技术的不断发展，光无源器件的技术也在不断创新和完善。主要 体现在材料、结构和工艺等方面。 1. 材料方面：目前光无源器件主要采用的材料包括硅基材料和玻璃基材料。硅基材 料由于其兼容性强、集成度高以及制作工艺成熟等优势，被广泛应用于光通信芯片和器件中。而玻璃基材料则具有低损耗、低色散等优势，在长距离和高速光通信系统中得到了广 泛应用。
PLC光无源器件技术的现状
PLC光无源器件技术的现状 安俊明博士发表了（PLC光无源器件的现状及展望），针对PLC光无源器件的技术现状作了阐述。 PLC光无源器件技术的第一类 第一类是波分复用器-平面光波导器件，其中又分为刻蚀衍射光栅EDG、微环谐振器解复用器、阵列波导光栅AWG和光子晶体解复用器这几大类。 安博士还介绍了AWG的工作原理，其中AWG芯片是主干网、数据中心、光互连的关键芯片。不同材料系的AWG性能参数也不同，其中二氧化硅波导的折射率差为0.75%，波导尺寸为6mm′6mm，弯曲半径为5mm，40通道芯片尺寸为 45mm′20mm，最大的优点是，单独使用的损耗低；SOI波导的折射率差为40%，波导尺寸为500nm′200nm，弯曲半径为5mm；16通道芯片尺寸为580mm′170mm，属于集成使用，亚微米加工，因此耦合难度大；InGaAsP/InP波导的尺寸为2.5mm′0.5mm，弯曲半径为500mm，属于集成使用，损耗稍高，但是价格贵。 硅基二氧化硅AWG需要克制三大难点：均匀的材料生长、相位控制以减少串扰及退火应力补偿，其最大通道数高达
512通道。 Si纳米线波导AWG的波导尺寸在300nm-500nm，Ghent大学制备出了8通道、400GHz硅纳米线AWG，尺寸仅为 200mm′350mm，器件插损仅-1.1dB，串扰为-25dB。 硅纳米线AWG关键工艺在于电子束曝光或者深紫外曝光和ICP干法刻蚀，需要克制三大难点：EB光刻密集纳米线波导均匀性、EB写场拼结问题(断开或者错位)及EB光刻、ICP刻蚀侧壁光滑性。 64通道、50GHzInPAWG的禁带为1.05mm，GaInAsP为0.5mm 厚，上面覆盖1.5mm厚的InP。深脊型波导宽度为2.55mm，刻蚀深度为4.5mm。NTT采用深脊型构造，实现偏振无关，其尺寸为3.6mm′7.0mm；输入/输出波导展宽为4mm；输出波导间隔为25mm；阵列波导弯曲半径为500mm；输入/输出波导弯曲半径为250mm；插损在14.4-16.4dB间，串扰小于-20dB。 PLC光无源器件技术的第二类 第二类为PLC光分路器，属于光纤到户的核心光子器件。PLC 平面波导型光分路器采用高度集成的制备技术，分路数最多达128路，采用光刻、生长和干法刻蚀工艺，在石英衬底上形成掩埋光波导，实现光功率分配，是光分路器消费的最正
光无源器件的技术分析
光无源器件的技术分析 光无源器件是指不能对光信号进行增强、放大、调制等操作的器件。光无源器件包括 分光器、耦合器、衰减器、反射镜、吸收器等。这些器件在光通信、光传感和光学成像等 方面具有重要作用。 分光器是将一束入射光根据波长或调制方式分成不同光路的光学器件。在通讯领域中，光纤的直径只有几个微米，但每根光纤可同时传输数十个波长，这需要利用分光器将信号 进行分离和合成。分光器的制作方法主要有基于波导结构的压缩和拉伸工艺、叠层压缩和 分子束外延等。 耦合器用于将两条或更多条光纤相互连接，将光信号从一条光纤耦合到另一条光纤。 耦合器的制造方法主要有基于双曲形结构和波导交汇结构的技术。利用双曲形结构制造的 耦合器具有高耦合效率和低损耗，而波导交汇结构的耦合器可以实现高效、紧凑和集成 化。 衰减器是能够减弱入射信号强度的器件，用于调整光纤中的信号强度以及在实验室实 现不同功率的光源。衰减器的制作方法主要有基于杆状结构的烧蚀和双曲形结构的耦合器 结构等。 反射镜是利用反射作用来将入射光束改变方向的光学器件。对于公共开放空间的光通 信系统，反射镜可以将信号从一个发射器中转向其他发射器，起到信号的传递作用。同时，在复杂环境下，反射镜还可以用于减少干扰和增强信号强度。 吸收器是一种能够吸收光能的材料，可以用于遏制光呈现的噪声和干扰。吸收器的制 作需要材料具有高吸收率和低反射率。具有强吸收性能的材料有石墨烯、金属钙锆锂等。 综上所述，光无源器件在通讯、光传感和光学成像等领域中发挥着重要作用。其制造 技术主要有压缩和拉伸工艺、叠层压缩、分子束外延和波导交汇结构等。这些方法都需要 具有高精度和稳定性的加工和测量工具，如亚微米级的光刻和显微镜。未来，随着技术的 发展和需求的增加，光无源器件将会得到进一步的研究和应用。
光钎通信实验
0实验二光纤活动连接器认知及性能测试 （选） 一、实验目的 1、认知光纤活动连接器（法兰盘）。 2、了解光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用。 二、实验内容 1、认识和了解光纤活动连接器及其作用。 2、测量光纤活动连接器的插入损耗。 三、实验器材 1、主控&信号源、25号模块各1块 2、23号模块（光功率计）1块 3、连接线若干 4、光纤跳线2根 5、光纤活动连接器（法兰盘）1个 四、实验原理 光纤活动连接器即光纤适配器，又叫法兰盘，是光纤传输系统中光通路的基础部件，是光纤系统中必不可少的光无
源器件。它能实现系统中设备之间、设备与仪表之间，设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接，以便于系统接续、测试、维护。它用于光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件。它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。 目前，光纤通信对活动连接器的基本要求是：插入损耗小，受周围环境变化的影响小；易于连接和拆卸；重复性、互换性好；可靠性高，价格低廉。 光纤通信使用的光连接器按纤芯插针、插孔的数目不同分有单芯活动连接器和多芯活动连接器两类；单芯活动连接器的基本结构是插针和插孔。由光纤连接损耗的计算可知，影响损耗的主要外在因素是相互连接的两根光纤的纤芯之间的错位和倾斜，所以在连接器的结构中，要求插针中的纤芯与插孔有很高的同心度，相连的两根插针在插孔中能精确的对准。 光连接器的类型有FC 、SC 、ST等，主要根据散件的形状来区分。FC：螺纹连接，旋转锁紧；SC：轴向插拨矩形外壳结构，卡口锁紧；ST：弹簧带键卡口结构，卡口旋转锁紧。各连接器插针套管的端面也可研磨抛光成平面、凸球面及一定角度面，此时根据插针套管的端面研磨的形状区分又可以分为PC、UPC、APC。PC：平面；UPC：球面；APC：8度面。
光纤无源器件介绍
第3张光纤无源器件介绍 在光纤通信的传输系统中，除了必备的光终端设备、电终端设备和光纤之外，在传输线路中还需要各种辅助器件以实现光纤与光纤之间或光纤与端机之间的连接、耦合、合／分路、线路倒换以及保护等多种功能。相对于光电器件，如半导体激光器、发光二极管、光电二极管以及光纤放大器等光“有源器件”而言，这一类本身不发光、不放大、不产生光电转换的光学器件，常被称之为光“无源器件”。 无源器件的种类繁多，功能及形式各异，但在光纤通信网络里是一种使用性很强的不可缺少的器件。主要的无源器件有光纤连接器、光缆连接器、光纤耦合器、光开关、光复用器(合波器和分波器)、光分路器、光隔离器、光衰耗器、光滤波器，等等。它的作用概括起来主要是：连接光波导或光路；控制光的传播方向；控制光功率的分配；控制光波导之间、器件之间和光波导与器件之间的光耦合；以及合波和分波等作用。 需特别指出，由于生产光“无源器件”的厂家众多，且品种、结构、外貌各异，价格也不菲，因此实验箱中所涉及的光“无源器件”远不能代表该类器件的全貌。各学校可根据自己教学的需要和开设特殊实验内容的要求，在该实验箱基础上添置更多的光“无源器件”，增加新的实验内容。 本章节的实验目的是让学生对光纤通信中这一类基本器件的某种结构及相关性能指标有一个基本了解，熟悉光“无源器件”性能指标的测量方法和光学测量仪器的使用方法，为今后的实践打下一个良好的基础。 “JH5002型光纤通信原理综合实验系统”现在的光“无源器件”基本配置见表。 一、光纤连接器 光纤连接器又叫光纤活动连接器、或叫活接头。这是用于连接两根光纤或光缆形成连续光通路的可以可拆卸重复使用的光“无源器件”，被广泛应用在光纤传输线路、光纤配线架和光纤测试仪器、仪表中，也是目前使用数量最多的光无源器件。尽管光纤连接器在结构上千差万别，品种上多种多样，但按其功能可以分成如下几个部分： 表光“无源器件”种类和数量配置
光分路器技术及原理
光分路器技术及原理 光分路器:适用于将一根光纤信号分解为多路光信号输出。 光分路器的作用:?把一道主光源通过分路器把光分成1-N份的光路出去;?是把1-N份的光路通过分路器合成为1束主光源回收～ 工作原理:在单模光纤传导光信号的时候，光的能量并不完全是集中在纤芯中传播，有少量是通过靠近纤芯的包层中传播的，也就是说，在两根光纤的纤芯足够靠近的话，在一根光纤中传输的光的模场就可以进入另外一根光纤，光信号在两根光纤中得到重新的分配 技术实现:目前有两种类型光分路器可以满足分光的需要:一种是传统光无源器件厂家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)，一种是基于光学集成技术生产的平面光波导分路器(PLC Splitter)，这两种器件各有优点，用户可根据使用场合和需求的不同，合理选用这两种不同类型的分光器件，以下对两种器件作简单介绍，供参考。 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。再整体封装在分路器盒中。 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。 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。 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。(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。(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也只有博创科技等很少几家。(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。 总结 1、两种器件的主要参数对比总结如下: 这两种器件在性能价格方面各有优势，两种工艺技术也都在不断升级，不断克服各自的缺点。拉锥式分路器正在解决一次性拉锥数量不多和均匀性不良等问题;
二氧化硅
二氧化硅薄膜的制备及应用 摘要:二氧化硅薄膜具有良好的硬度、光学、介电性质及耐磨、抗蚀等特性,在光学、微电子等领域有着广泛的应用前景,是目前国际上广泛关注的功能材料。论述了有关二氧化硅薄膜的制备方法,相应性质及其应用前景。 关键词：二氧化硅，薄膜，制备，应用，方法 引言：二氧化硅具有硬度高、耐磨性好、绝热性好、光透过率高、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质。通过对各种制备方法、制备工艺的开发和不同组分配比对二氧化硅薄膜的影响研究,制备具有优良性能的透明二氧化硅薄膜的工作已经取得了很大进展。薄膜在诸多领域得到了很好的应用,如用于电子器件和集成器件、光学薄膜器件等相关器件中。利用纳米二氧化硅的多孔性质可应用于过滤薄膜、薄膜反应和相关的吸收剂以及分离技术、分子工程和生物工程等,从而在光催化、微电子和透明绝热等领域具有很好的发展前景。本文将对二氧化硅薄膜的制备、性能及其应用研究进行了综述。 ABSTRACT:Silica films has good hardness, optical, dielectric properties and abrasion resistance, corrosion properties, such as in optics, microelectronics etc widely, and is currently world wide attention of functional materials. Discusses the relevant silica films preparation methods, properties and corresponding application prospect Keywords: silica, film, preparation, application, method 1 二氧化硅（SiO2）薄膜的制备 针对不同的用途和要求,很多SiO2薄膜的制备方法得到了发展与应用,主要有化学气相
平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术
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；
光分路器原理
光分路器原理 光分路器:合用于将一根光纤信号分解为多路光信号输出 光分路器的作用：①把一道主光源通过分路器把光分成 1-N 份的光路出去； ②是把 1-N 份的光路通过分路器合成为 1 束主光源回收！ 工作原理：在单模光纤传导光信号的时候，光的能量并不彻底是集中在纤芯中传播，有少量是通过挨近纤芯的包层中传播的，也就是说，在两根光纤的纤芯足够挨近的话，在一根光纤中传输的光的模场就可以进入此外一根光纤，光信号在两根光纤中得到重新的分配 技术实现：目前有两种类型光分路器可以满足分光的需要：一种是传统光无源器件厂家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)，一种是基于光学集成技术生产的平面光波导分路器(PLC Splitter),这两种器件各有优点，用户可根据使用场合和需求的不同，合理选用这两种不同类型的分光器件，以下对两种器件作简单介绍，供参考。 熔融拉锥光纤分路器(Fused Fiber Splitter) 熔融拉锥技术是将两根或者多根光纤捆在一起，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。 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, 开辟经费惟独 PLC 的几十分之一甚至几百分之一(2) 原材料惟独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，普通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 摆布，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。 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。 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。(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(博创科技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)单只器件分路通道不少，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。主要缺点有：(1) 器件制作工艺复杂，技术门坎较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大
氧化锆的发展、应用及前景
氧化锆的发展、应用及前景 一、氧化锆的发展历程 自从1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用Zr2O相变同时产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来，对ZrO2陶瓷用作结构材料的研究就十分活跃，从相变结晶学、热力学、增韧机理及材料制备系统与工艺等方面入手，企图使ZrO2姚陶瓷材料或用ZrO2增韧后的陶瓷发挥更大的效用。目前研究报导较多的材料系统并具有一定效果的有:部分稳定氧化锆(PSZ);多晶四方ZrO2(TZP);氧化锆增韧氧化铝(ZTA);氧化锆增韧莫来石(ZTM);增韧Si3N4、SiC及超塑性氧化锆等几方面，其他增韧ALN、堇青石、尖晶石等亦有报导。由于ZrO2相变增韧使Al2O3、莫来石、SiN4、SiC的断裂性能亦有不同程度的提高，Si3N4的材料Kic从4.8一5.8提高至7左右，Al2O3材料KiC。由4.5提高到9.8。为这些材料的进一步应用提供了力学性能上的保证。 早在1789年Klaproth就从宝石中提炼出了氧化锆，但直到本世纪40年代才作为燃气灯罩应用于工业中。此后，相继在耐火材料、着色及磨料中得到应用。近十年来，研制出了具有良好韧性及多功能性的新产品，因而陶瓷的应用数量增加，所涉及到的领域也在不断扩大。 氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损而且具有优良导电性能的无机非金属材料，20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域，直到上世纪70年代中期以来，国际上欧美日先进国家竟相投入具资研究开发氧化锆生产技术和氧化锆系列产品生产,进一步将氧化锆的应用领域扩展到结构材料和功能材料，同时氧化锆也是国家产业政策中鼓励重点发展的高性能新材料之一，目前正广泛地被应用于各个行业中。 二、氧化锆的基本性能 常压下纯的氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，密度 5.65g/cm3，高温为四方晶系，密度6.10g/cm3，更高温度下为立方晶系，密度 6.27g/cm3，其相互间的转化关系如下： 天然ZrO2和用化学法得到的ZrO2属于单斜晶系。单斜晶型与四方晶型之间的转变伴随有7%左右的体积变化。加热时由单斜ZrO2转变为四方ZrO2，体积收缩，冷却时由四方ZrO2转变为单斜ZrO2，体积膨胀。但这种收缩与膨胀并不发生在同一温度，前者约在1200℃，后者约在1000℃。 由于晶型的转变产生体积变化，会造成开裂，故单纯的氧化锆陶瓷很难生产，通过实践发现加入适量的晶型稳定剂CaO、MgO、Y2O3、CeO2等和其他稀土氧化物，可以使ZrO2相变温度降低至室温以下，使高温稳定的四方和立方氧化锆在室温也能以稳定或亚稳定形式存在，形成无异常膨胀、收缩的立方、四方晶型的稳定氧化锆（FSZ）和部分稳定氧化锆（PSZ）。 氧化锆中随着稳定剂加入量的不同，会产生不同晶型的氧化锆，相变过程中由于体积和形状的改变，能够吸收能量，减少裂纹尖端应力集中，阻止裂纹扩展，提高陶瓷材料的韧性，从此氧化锆相变增韧陶瓷的研究和应用得到了迅速的发展，主要有三种类型：部分稳定氧化锆陶瓷；四方氧化锆多晶体陶瓷；氧化锆增韧陶瓷。 三、氧化锆的应用 1.氧化锆耐火材料 氧化锆从20世纪20年代初就被应用于耐火材料领域，直至今天在耐火材料领域仍然占有一席之地。 氧化锆坩埚 如前所述氧化锆的熔点高达2700℃，即使加热到1900多摄氏度也不会与熔融的铝、铁、镍、铂等金属，硅酸盐和酸性炉渣等发生反应，所以用氧化锆材料制作的坩埚能成功地熔炼铂、钯、钌、铯