平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术
PLC（光分路器）技术以及制作工艺大全
PLC（光分路器）技术以及制作工艺大全PLC更广为人知的是在电子技术领域，它是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称。
在光通信技术领域，PLC是平面光路（Planar Lightwave Circuit）的简称，它是基于集成光学技术制备的各种光波导结构，在技术上，可实现的功能性器件有方向耦合器DC、Y分支器、多模干涉耦合器MMI、阵列波导光栅AWG、光学梳状滤波器ITL、马赫-增德尔MZ电光调制器、热光可调衰减器TO-VOA、热光开关TO-SW等。
在光通信产业界，得到广泛应用的PLC器件主要有光分路器、AWG、MZ电光调制器、TO-VOA等，其中光分路器是基于Y分支串并联实现的分光器件，比如一个1×16端口的光分路器，需要15个Y 分支器。
AWG是一种1×N端口器件，它可以将输入的数十个波长分开到不同输出端口。
基于铌酸锂光波导制备的MZ调制器，是目前最主流的调制器方案；而硅光调制器技术业已发展成熟，成为50G以上高速调制器的首选方案。
基于PLC技术的TO-VOA与AWG结合，构成具备信道均衡功能的波分复用/解复用器VMUX模块。
基于PLC技术、得到广泛应用的光通信器件有多种，但是在产业界，PLC通常指的是光分路器，它是一种在FTTH网络中应用最多的光无源器件。
在2000年的互联网泡沫之后，光通信产业进入萧条期；2004年左右，在应用场景还没出现的情况下，日本率先将FTTH作为基础设施进行投资建设；2008年后随着中国的加入，FTTH建设在2012年左右达到高峰。
FTTH通常采用无源光网络PON，其核心就是PLC光分路器，在各种商业楼宇和住宅中被广泛敷设。
在生活体验中，离我们最近的就是，入户调制解调器的“猫”尾巴，由早期的双绞线升级至目前的光纤跳线，就是引自PLC光分路器的一个端口，光纤入户通常能支持100-200M的网速，这比电缆所能支持的4M传输速率高得多。
PLC光分路器
分支器式PLC
分支器式PLC是指在裸件式PLC的基本上，在输出端使用小分 支器盒（可固定于盒体）及0.9mm套管的小型光分路器组件。
模块型PLC
模块型PLC使用ABS塑料盒封装，端口采用尾纤引出。出纤 套管是0.9mm、2.0mm、3.0mm三种。
模块型PLC的应用
主要应用于光纤分配箱、机架。
PLC Splitter (平面光波导分路器)
Planar Lightwave Circuit Splitter
PLC Splitter 简介
• • • • PLC Splitter 工作原理 PLC Splitter 主要原材料 PLC Splitter 关键过程控制 PLC Splitter 应用分类
PLC Splitter 半成品示意图
关键过程控制(PLC Splitter环境测试)
PLC Splitter老化循环设备
PLC Splitter测试设备
PLC Splitter产品都经过老化循环，以保证 符合Telcordia GR-1209-CORE 和 GR-1221-CORE 标准。
PLC Splitter技术指标
* 1.室温测试，不加连接头 2.加UPC连接头,回波损耗 >50dB,.加APC连接头,回波损耗 >55dB
PLC Splitter参数特点
（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。
芯片技术指标
P A R A M E TE R Operating Wavelength Fiber Spacing Typ. Insertion Loss Max. Uniformity PDL Return Loss* Directivity Substrate End Face Lid Operating Temp. Chip Dimension (LxWxH) ℃ mm 10.5 x 2.5 x 2.5 dB dB dB dB dB 7.3 ≤ 0.6 ≤ 0.1 10.7 ≤ 0.8 ≤ 0.15 ≥ 55 ≥ 55 Quartz 0 Polished or 8Tilt Polished (Top or Bottom Short) Quartz Full Lid - 40 ~ + 85 10.6 x 2.5 x 2.5 / 13.8 x 3.0 x 2.5 15.5 x3.5 x 2.5 17.2 x 5.5 x 2.5 14.2 ≤ 1.5 ≤ 0.25 17.5 ≤ 1.7 ≤ 0.3 UNIT um um dB 250 6.9 1x4 1x8 1 x 16 1 x 32 1.26 ~ 1.36 / 1.48 ~ 1.65 127 / 250 10.2 127 13.7 127 16.7
PLC（平面光波导技术）详细资料大全
PLC（平面光波导技术）详细资料大全
PLC是英文Planar Lighave 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。
基本介绍
•中文名：平面光波导
•外文名：Planar Lighave Circuit
•缩写：PLC
•PLC分路器：用二氧化矽做的
•PLC技术：涉及的材料非常广泛
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分路器是用二氧化矽（SiO2）做的，其实PLC 技术所涉及的材料非常广泛，如玻璃/二氧化矽（Quartz/Silica/SiO2）、铌酸锂（LiNbO3）、III-V族半导体化合物（如InP,GaAs等）、绝缘体上的矽（Silicon-on-Insulator,SOI/SIMOX）、氮氧化矽（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。
根据不同套用场合的需求（如回响时间、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。
平面光波导的制备与测试技术
平面光波导的制备与测试技术光通信作为一种高速、大容量的通信方式，在现代通信领域中扮演着重要角色。
而平面光波导作为光通信中的核心组件之一，其制备与测试技术的发展对于提高光通信的性能和可靠性起着至关重要的作用。
一、平面光波导的制备技术平面光波导的制备过程主要包括材料选择、器件设计和加工工艺三个环节。
首先，材料选择是平面光波导制备的基础。
常见的平面光波导材料有硅(Si)、氧化硅(SiO2)、聚合物等。
硅是一种优良的基底材料，具有优异的光学和电子特性，被广泛应用于平面光波导的制备。
而氧化硅和聚合物则具有较好的光学特性和加工性能，适用于一些特殊需求的光波导器件。
其次，器件设计是平面光波导制备的核心。
器件设计主要包括平面光波导核心层的宽度、厚度等参数的确定，以及相应的布线规则。
平面光波导的核心层应保证光的传输效果，一般会采用较薄的材料。
此外，根据需要，还可以设计一些附加的结构，如激光器、光电探测器等。
最后，加工工艺是平面光波导制备的关键。
平面光波导的加工工艺主要包括光刻、湿法刻蚀、干法刻蚀和热压等步骤。
光刻是通过光干涉技术制备光刻胶阻隔层的过程，湿法刻蚀和干法刻蚀则用来刻蚀材料，以形成平面光波导结构。
热压则用来固定光波导结构与衬底之间的粘合。
二、平面光波导的测试技术平面光波导的测试技术对于确保器件的性能和可靠性至关重要。
首先，常见的平面光波导测试技术包括波导特性测试和光输出功率测试。
波导特性测试主要关注光波导的传输性能，包括驻波比、插损、耦合效率等参数的测量。
光波导可以通过光纤器件的耦合测试来评估光纤与光波导之间的传输效果。
而光输出功率测试则用来评估光波导器件的输出性能，可以通过光功率计等仪器进行测量。
其次，光波导对环境的敏感性和稳定性也需要进行测试。
在实际应用中，光波导往往会受到温度、湿度等环境因素的影响，因此需要对其在不同环境条件下的性能进行测试。
常见的测试方法包括温度循环、湿度暴露和振动测试等。
最后，平面光波导的可靠性测试是评估其在长期使用中的性能和稳定性的关键。
平面光波导光分路器原理与技术
的 基 础。 在 刻 蚀 过 程 中，（100） 面 速 度 较快，而（111）面极慢，随着（100）面 向下移动，就会出现倾斜的侧面，且侧面 与底面夹角为 54.74°，图 2 为 V 型槽示 意图。
V 型槽起到一个支架的作用，为了确 保光纤阵列之间的相对位置不会发生改 变，V 型槽的参数必须精确地设计。光纤 阵列之间的距离也要靠 V 型槽来固定，工 业加工中要求距离误差不能大于 0.5μm。
3 结语 本系统存储采用数字硬盘录像机，搭 配控制终端操作电脑，进行集中管理，分 开控制，控制系统功能强大、可靠，具备 先进水平。 主机具备交互式中文系统菜单，用户 可通过屏幕中文提示设定参数，具有极好 的易操作性和易维护性，可直观地掌握管 制学员考核现场情况和记录事件事实，起 到 强 有 力 的 追 溯 及 震 慑 作 用， 为 一 线 运 行安全及培训管理工作提供强有力的技术 保障。 通过系统上线后两个班级的测试，对 控制按钮、信息录入、自动生成、命名规 范等功能的测试，该系统能够稳定地工作 并很好地服务于管制员培训工作。 同时还可以在此基础上，加入人工识
2.3 服务器端 服务端主要有 NVR 服务器、控制终 端电脑及管理软件组成，主要为存储考试 视频作用及运行录音录像管理软件作用。 NVR 服务器采用的是海康威视硬盘录像 机，管理软件采用一 VC 编程，主要对图
像的处理，以及对文件名进行了定制化要 求，控制终端电脑上安装一个 485 信号接 收器，接收器安装在服务器的 USB 口上， 并通过转换软件将 485 信号转换成电脑可 以读写的 USB 信号。录音录像管理软件通 过接收不同的 485 信号判断每一路的信号 的开始与结束。
在平面光波导光分路器中，主要器件 与结构有 Y 分支、光纤和 V 型槽等，其
PLC详细介绍
Planar Lightwave Circuit Splitter (PLCS)
PLC是什么？
PLC是“平面光波导分路器”的简称。
PLC的功能就是将一束光的能量平均分成2n等份。
平面波导式光分路器（PLC）是采用集成光学技 术半导体工艺制作的光波导分支器件，可以在一只 芯片上实现多达1×64以上分路，在芯片两端分别耦
+
光纤
250μ m间距
127μ m间距
PLC结构分析
1. 2 PLC Chip
在一个平面板的衬底上制作所需要形状的光波导，衬底既可以做 支撑体也可以做波导的包层。
玻璃 衬底 嵌 入波导
PLC结构分析
2. PLC内部结构
UV胶固化工艺，FA采用的两次 固化。两次固化时UV光强度和 照射时间均不相同，从而避免 了胶层在强功率的UV光下，长 时间照射而引起的老化、变质 等问题。很好的保证了产品的 性能及可靠性。
UV Glue
PLC结构分析
3. PLC封装结构
Steel Tube
Chip and FA
Boot
PLC的应用
光信号传输到小区后，经过小区内的交接箱，将光信号分配 到小区内的每一栋用户楼内。
PLC的应用
ODF产品用于实现光缆、光纤的 连接与调度，主要适用于光传 输网络和光传输设备之间以及 接入网中光纤用户光缆之间的 光纤配线架（ODF） 光交接点。一般置于中心机房 或用户数较多的小区机房，安 装光分路单元、熔配一体化单 元，实现分光及调度功能。
4.0 40 4.0
PLC的封装
2. 模块式封装
PLC的封装
3. 机箱式封装
19寸机箱（1U）耦合器产品，广泛应 用于有限电视网、光无源网络、局域网 和光纤到户系统产品中。
PLC及光子集成技术简介
光网络系统是互联网的循环系统，它把从电脑、 光网络系统是互联网的循环系统，它把从电脑、电话 或其它网络装置接收到的电子信号转换成光，然后将这些 或其它网络装置接收到的电子信号转换成光， 光束通过光纤电缆传送到一个城市、 光束通过光纤电缆传送到一个城市、国家甚至是世界的另 一端。 一端。然而光网络系统的发展步伐远比不上诸如个人电脑 或者是移动电话等其它科技产品。 或者是移动电话等其它科技产品。一些处于传统光网络系 统核心的光设备，如激光器、调制器和光电二极管，仍然 统核心的光设备，如激光器、调制器和光电二极管， 是以独立装置的形式来生产、封装和部署的。 是以独立装置的形式来生产、封装和部署的。这使得传统 光系统体积庞大、结构复杂并且费用昂贵。 的光系统体积庞大、结构复杂并且费用昂贵。由于这些光 设备都需要与光纤连接，这令可靠性降低 可靠性降低。 设备都需要与光纤连接，这令可靠性降低。互联网基础设 施成本居高不下的原因之一， 施成本居高不下的原因之一，就是这些光学元件的性能相 对来说比较原始。 对来说比较原始。
平面光波导制作工艺和传统的半导体制作工艺兼容。 平面光波导制作工艺和传统的半导体制作工艺兼容。 PLC技术制作的光模块比传统光学组装工艺更加便宜， 技术制作的光模块比传统光学组装工艺更加便宜， 技术制作的光模块比传统光学组装工艺更加便宜 封装技术也比传统技术更好 平面光波导（PLC）技术帮助光学装配技术朝着迈入 平面光波导（ ） 印制电路板时代”迈出了第一步。 “印制电路板时代”迈出了第一步。
这种芯片（约2cm 宽）采用的是铟磷 化合物半导体
芯片上集成了240个 光学器件
平面光波导的两种基本结构
(a) 矩形光波导
(b) 脊形光波导
平面波导型光分路器
平面波导型光分路器一、什么是平面波导型光分路器？平面波导型光分路器（Planar Lightwave Circuit, PLC）是一种基于光波导技术的光学器件，用于将一个输入端口的光信号分成多个输出端口。
它是一种集成度高、尺寸小、损耗低、稳定性好的光学器件，被广泛应用于通信系统中。
二、平面波导型光分路器的结构平面波导型光分路器由三个部分组成：输入端口、输出端口和波导网络。
其中，输入端口是将外界的信号引入到器件中；输出端口则是将信号从器件中输出；而波导网络则是将输入信号按照特定的比例分配到不同的输出端口上。
三、平面波导型光分路器的工作原理平面波导型光分路器的工作原理基于多模干涉(Multimode Interference, MMI)效应。
当一个单模传输线(如单模光纤)与一个MMI耦合时，由于传输线上只有一个传播模式，在MMI内部会产生多个等效模式，这些等效模式之间会发生相互干涉，从而实现对输入信号进行分配。
四、平面波导型光分路器的优点1. 集成度高：平面波导型光分路器可以集成在光芯片上，与其他光学器件组成复杂的系统，从而实现高度集成化。
2. 尺寸小：由于采用了微纳加工技术，平面波导型光分路器的尺寸非常小，可以满足高密度封装的需求。
3. 损耗低：平面波导型光分路器采用了低损耗材料和优化的结构设计，使其损耗非常低。
4. 稳定性好：平面波导型光分路器采用了可靠的制造工艺和优化的结构设计，使其具有很好的稳定性和可靠性。
五、平面波导型光分路器的应用1. 光通信系统中：平面波导型光分路器被广泛应用于WDM系统、OLT/ONT、PON等领域。
2. 光传感领域中：平面波导型光分路器可以应用于温度、压力、形变等量测领域。
3. 生物医学领域中：平面波导型光分路器可以应用于生物传感、医学诊断等领域。
六、平面波导型光分路器的发展趋势1. 高速化：随着通信技术的不断发展，对于平面波导型光分路器的速度要求也越来越高。
2. 集成化：未来平面波导型光分路器将更加集成化，可以与其他器件组成更加复杂的系统。
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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；
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；
3)采用化学腐蚀，将波导上部的铝膜去掉，如图3（d）所示；
4)将做好掩模的玻璃基片放入含Ag+－Na+离子的混合溶液中，在适当的温度下进行离子交换，如图3（e）所示，Ag+离子提升折射率，得到如图3（f）所示的沟道型光波导；
5)对沟道型光波导施以电场，将Ag+离子驱向玻璃
基片深处，得到掩埋型玻璃光波导，如图3（g）所示。
图3. 玻璃光波导的制作工艺
3.平面光波导的应用
铌酸锂晶体具有良好的电光特性，在电光调制器中应用广泛。
InP材料既可以制作光有源器件又可以制作光无源器件，被视为光有源/无源器件集成的最好平台。
SOI材料在MEMS器件中应用广泛，是光波导与MEMS混合集成的优良平台。
聚合物波导的热光系数是SiO2的32倍，应用在需要热光调制的动态器件中，可以大大降低器件功耗。
玻璃波导具有最低的传输损耗和与光纤的耦合损耗，而且成本低廉，是目前商用光分路器的主要材料。
二氧化硅光波导具有良好的光学、电学、机械性能和热稳定性，被认为是无源光集成
最有实用前景的技术途径。
图4. 基于铌酸锂光波导的电光调制器
图5. 基于玻璃光波导的光分路器
图6. 基于聚合物光波导的热光开关阵
列
图7. 基于聚合物光波导的VOA
图8. 基于二氧化硅光波导的AWG。