與同軸電纜傳輸系統(tǒng)一樣，光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也需要將光信號進(jìn)行耦合、分支、分配，這就需要光分路器來實(shí)現(xiàn)。光分路器又稱分光器，是光纖鏈路中最重要的無源器件之一，是具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的光纖匯接器件，常用M×N來表示一個(gè)分路器有M個(gè)輸入端和N個(gè)輸出端。在光纖CATV系統(tǒng)中使用的光分路器一般都是1×2、1×3以及由它們組成的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為熔融拉錐型和平面波導(dǎo)型兩種，熔融拉錐型產(chǎn)品是將兩根或多根光纖進(jìn)行側(cè)面熔接而成；平面波導(dǎo)型是微光學(xué)元件型產(chǎn)品，采用光刻技術(shù)，在介質(zhì)或半導(dǎo)體基板上形成光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)分支分配功能。這兩種型式的分光原理類似，它們通過改變光纖間的消逝場相互耦合（耦合度，耦合長度）以及改變光纖纖半徑來實(shí)現(xiàn)不同大小分支量，反之也可以將多路光信號合為一路信號叫做合成器。熔錐型光纖耦合器因制作方法簡單、價(jià)格便宜、容易與外部光纖連接成為一整體，而且可以耐孚機(jī)械振動(dòng)和溫度變化等優(yōu)點(diǎn)，目前成為市場的主流制造技術(shù)。
熔融拉錐法就是將兩根（或兩根以上）除去涂覆層的光纖以一定的方法靠擾，在高溫加熱下熔融，同時(shí)向兩側(cè)拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，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)，這就是光分路器。這種生產(chǎn)工藝因固化膠的熱膨脹系數(shù)與石英基片、不銹鋼管的不一致，在環(huán)境溫度變化時(shí)熱脹冷縮的程度就不一致，此種情況容易導(dǎo)致光分路器損壞，尤其把光分路放在野外的情況更甚，這也是光分路容易損壞得最主要原因。對于更多路數(shù)的分路器生產(chǎn)可以用多個(gè)二分路器組成。
2．光分路器的常用技術(shù)指標(biāo)
（1） 插入損耗。
光分路器的插入損耗是指每一路輸出相對于輸入光損失的dB數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Ai=-10lg Pouti/Pin ，其中Ai是指第i個(gè)輸出口的插入損耗；Pouti是第i個(gè)輸出端口的光功率；Pin是輸入端的光功率值。
?。?） 附加損耗。
附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對于輸入光功率損失的DB數(shù)。值得一提的是，對于光纖耦合器，附加損耗是體現(xiàn)器件制造工藝質(zhì)量的指標(biāo)，反映的是器件制作過程的固有損耗，這個(gè)損耗越小越好，是制作質(zhì)量優(yōu)劣的考核指標(biāo)。而插入損耗則僅表示各個(gè)輸出端口的輸出功率狀況，不僅有固有損耗的因素，更考慮了分光比的影響。因此不同的光纖耦合器之間，插入損耗的差異并不能反映器件制作質(zhì)量的優(yōu)劣。對于1*N單模標(biāo)準(zhǔn)型光分路器附加損耗如下表所示：
分路數(shù) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16
附加損耗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
?。?） 分光比。
分光比定義為光分路器各輸出端口的輸出功率比值，在系統(tǒng)應(yīng)用中，分光比的確是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)光節(jié)點(diǎn)所需的光功率的多少，確定合適的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比與傳輸光的波長有關(guān)，例如一個(gè)光分路在傳輸1.31 微米的光時(shí)兩個(gè)輸出端的分光比為50：50；在傳輸1.5μm的光時(shí)，則變?yōu)?0：30（之所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)楣夥致菲鞫加幸欢ǖ膸?，即分光比基本不變時(shí)所傳輸光信號的頻帶寬度）。所以在訂做光分路器時(shí)一定要注明波長。
（4） 隔離度。
隔離度是指光分路器的某一光路對其他光路中的光信號的隔離能力。在以上各指標(biāo)中，隔離度對于光分路器的意義更為重大，在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中往往需要隔離度達(dá)到40dB以上的器件，否則將影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。
另外光分路器的穩(wěn)定性也是一個(gè)重要的指標(biāo)，所謂穩(wěn)定性是指在外界溫度變化，其它器件的工作狀態(tài)變化時(shí)，光分路器的分光比和其它性能指標(biāo)都應(yīng)基本保持不變，實(shí)際上光分路器的穩(wěn)定性完全取決于生產(chǎn)廠家的工藝水平，不同廠家的產(chǎn)品，質(zhì)量懸殊相當(dāng)大。在實(shí)際應(yīng)用中，本人也確實(shí)碰到很多質(zhì)量低劣的光分路器，不僅性能指標(biāo)劣化快，而且損壞率相當(dāng)高，作于光纖干線的重要器件，在選購時(shí)一定加以注意，不能光看價(jià)格，工藝水平低的光分路價(jià)格肯定低。
此外，均勻性、回波損耗、方向性、PDL都在光分路器的性能指標(biāo)中占據(jù)非常重要的位置.
?
平面波導(dǎo)型和熔融拉錐型光分路器
目前，光分路器主要有平面光波導(dǎo)技術(shù)和熔融拉錐技術(shù)兩種。
1. 平面波導(dǎo)型光分路器(PLC Splitter)
PLC由一個(gè)光分路器芯片和兩端的光纖陣列耦合組成,采用半導(dǎo)體技術(shù)，工藝穩(wěn)定性、一致性好，損耗與光波長不相關(guān)，通道均勻性好，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟。
2. 熔融拉錐光纖分路器（FBT Splitter）
熔融拉錐技術(shù)是將兩根或多根光纖捆在一起，然后在拉錐機(jī)上熔融拉伸，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。
3. 兩種器件性能的比較
a) 工作波長
平面波導(dǎo)型光分路器工作波長達(dá)到1260~1650nm，覆蓋了現(xiàn)階段各種PON所需要的波長。拉錐型光分路器可根據(jù)需要調(diào)整波長到1310nm，1490nm，1550nm等,工藝較復(fù)雜，而且工藝控制不好，隨著工作時(shí)間和溫度的變化，插損會發(fā)生變化。
b) 分光均勻性
平面波導(dǎo)器件的分光比由于半導(dǎo)體工藝的一致性高，器件通道的均勻性非常好。拉錐型分路器的分光比均勻性差，但拉錐型分路器分光比可變是此器件的最大優(yōu)勢。
c) 溫度相關(guān)性TDL（Temperature Dependent Loss）
平面波導(dǎo)器件工作溫度變化量較?。焕F型分路器插入損耗隨溫度變化較大。
d) 成本
按目前的生產(chǎn)成本，1×8是臨界點(diǎn)，1×16以上PLC性價(jià)比明顯占優(yōu)，1×4以下拉錐型分路器性價(jià)比占優(yōu)。
e) 可靠性
PLC與拉錐型分路器比較，PLC理論上只有兩個(gè)交接面存在故障點(diǎn)，而1×N拉錐型分路器有2N-3個(gè)故障點(diǎn)。
4. 總結(jié)
拉錐型器件在成本方面有明顯優(yōu)勢,平面波導(dǎo)光分路器在性能、可靠性方面具有明顯的優(yōu)勢。我們建議,低分路器件（1×4以下）可以選用拉錐器件，高分路器件（1×8以上）優(yōu)先選用平面波導(dǎo)器件。
1．光分路器的分光原理
光分路器按原理可以分為熔融拉錐型和平面波導(dǎo)型兩種，熔融拉錐型產(chǎn)品是將兩根或多根光纖進(jìn)行側(cè)面熔接而成；平面波導(dǎo)型是微光學(xué)元件型產(chǎn)品，采用光刻技術(shù)，在介質(zhì)或半導(dǎo)體基板上形成光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)分支分配功能。這兩種型式的分光原理類似，它們通過改變光纖間的消逝場相互耦合（耦合度，耦合長度）以及改變光纖纖半徑來實(shí)現(xiàn)不同大小分支量，反之也可以將多路光信號合為一路信號叫做合成器。熔錐型光纖耦合器因制作方法簡單、價(jià)格便宜、容易與外部光纖連接成為一整體，而且可以耐孚機(jī)械振動(dòng)和溫度變化等優(yōu)點(diǎn)，目前成為市場的主流制造技術(shù)。
熔融拉錐法就是將兩根（或兩根以上）除去涂覆層的光纖以一定的方法靠擾，在高溫加熱下熔融，同時(shí)向兩側(cè)拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，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)，這就是光分路器。這種生產(chǎn)工藝因固化膠的熱膨脹系數(shù)與石英基片、不銹鋼管的不一致，在環(huán)境溫度變化時(shí)熱脹冷縮的程度就不一致，此種情況容易導(dǎo)致光分路器損壞，尤其把光分路放在野外的情況更甚，這也是光分路容易損壞得最主要原因。對于更多路數(shù)的分路器生產(chǎn)可以用多個(gè)二分路器組成。
2．光分路器的常用技術(shù)指標(biāo)
（1） 插入損耗。
光分路器的插入損耗是指每一路輸出相對于輸入光損失的dB數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Ai=-10lg Pouti/Pin ，其中Ai是指第i個(gè)輸出口的插入損耗；Pouti是第i個(gè)輸出端口的光功率；Pin是輸入端的光功率值。
?。?） 附加損耗。
附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對于輸入光功率損失的DB數(shù)。值得一提的是，對于光纖耦合器，附加損耗是體現(xiàn)器件制造工藝質(zhì)量的指標(biāo)，反映的是器件制作過程的固有損耗，這個(gè)損耗越小越好，是制作質(zhì)量優(yōu)劣的考核指標(biāo)。而插入損耗則僅表示各個(gè)輸出端口的輸出功率狀況，不僅有固有損耗的因素，更考慮了分光比的影響。因此不同的光纖耦合器之間，插入損耗的差異并不能反映器件制作質(zhì)量的優(yōu)劣。對于1*N單模標(biāo)準(zhǔn)型光分路器附加損耗如下表所示：
分路數(shù) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16
附加損耗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
?。?） 分光比。
分光比定義為光分路器各輸出端口的輸出功率比值，在系統(tǒng)應(yīng)用中，分光比的確是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)光節(jié)點(diǎn)所需的光功率的多少，確定合適的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比與傳輸光的波長有關(guān)，例如一個(gè)光分路在傳輸1.31 微米的光時(shí)兩個(gè)輸出端的分光比為50：50；在傳輸1.5μm的光時(shí)，則變?yōu)?0：30（之所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)楣夥致菲鞫加幸欢ǖ膸?，即分光比基本不變時(shí)所傳輸光信號的頻帶寬度）。所以在訂做光分路器時(shí)一定要注明波長。
（4） 隔離度。
隔離度是指光分路器的某一光路對其他光路中的光信號的隔離能力。在以上各指標(biāo)中，隔離度對于光分路器的意義更為重大，在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中往往需要隔離度達(dá)到40dB以上的器件，否則將影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。
另外光分路器的穩(wěn)定性也是一個(gè)重要的指標(biāo)，所謂穩(wěn)定性是指在外界溫度變化，其它器件的工作狀態(tài)變化時(shí)，光分路器的分光比和其它性能指標(biāo)都應(yīng)基本保持不變，實(shí)際上光分路器的穩(wěn)定性完全取決于生產(chǎn)廠家的工藝水平，不同廠家的產(chǎn)品，質(zhì)量懸殊相當(dāng)大。在實(shí)際應(yīng)用中，本人也確實(shí)碰到很多質(zhì)量低劣的光分路器，不僅性能指標(biāo)劣化快，而且損壞率相當(dāng)高，作于光纖干線的重要器件，在選購時(shí)一定加以注意，不能光看價(jià)格，工藝水平低的光分路價(jià)格肯定低。
此外，均勻性、回波損耗、方向性、PDL都在光分路器的性能指標(biāo)中占據(jù)非常重要的位置.
?
平面波導(dǎo)型和熔融拉錐型光分路器
目前，光分路器主要有平面光波導(dǎo)技術(shù)和熔融拉錐技術(shù)兩種。
1. 平面波導(dǎo)型光分路器(PLC Splitter)
PLC由一個(gè)光分路器芯片和兩端的光纖陣列耦合組成,采用半導(dǎo)體技術(shù)，工藝穩(wěn)定性、一致性好，損耗與光波長不相關(guān)，通道均勻性好，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟。
2. 熔融拉錐光纖分路器（FBT Splitter）
熔融拉錐技術(shù)是將兩根或多根光纖捆在一起，然后在拉錐機(jī)上熔融拉伸，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。
3. 兩種器件性能的比較
a) 工作波長
平面波導(dǎo)型光分路器工作波長達(dá)到1260~1650nm，覆蓋了現(xiàn)階段各種PON所需要的波長。拉錐型光分路器可根據(jù)需要調(diào)整波長到1310nm，1490nm，1550nm等,工藝較復(fù)雜，而且工藝控制不好，隨著工作時(shí)間和溫度的變化，插損會發(fā)生變化。
b) 分光均勻性
平面波導(dǎo)器件的分光比由于半導(dǎo)體工藝的一致性高，器件通道的均勻性非常好。拉錐型分路器的分光比均勻性差，但拉錐型分路器分光比可變是此器件的最大優(yōu)勢。
c) 溫度相關(guān)性TDL（Temperature Dependent Loss）
平面波導(dǎo)器件工作溫度變化量較?。焕F型分路器插入損耗隨溫度變化較大。
d) 成本
按目前的生產(chǎn)成本，1×8是臨界點(diǎn)，1×16以上PLC性價(jià)比明顯占優(yōu)，1×4以下拉錐型分路器性價(jià)比占優(yōu)。
e) 可靠性
PLC與拉錐型分路器比較，PLC理論上只有兩個(gè)交接面存在故障點(diǎn)，而1×N拉錐型分路器有2N-3個(gè)故障點(diǎn)。
4. 總結(jié)
拉錐型器件在成本方面有明顯優(yōu)勢,平面波導(dǎo)光分路器在性能、可靠性方面具有明顯的優(yōu)勢。我們建議,低分路器件（1×4以下）可以選用拉錐器件，高分路器件（1×8以上）優(yōu)先選用平面波導(dǎo)器件。
