平面波导光分路器技术

1、平面光波导(plc)分路器技术1平面光波导技术和应用21.1 平面光波导材料21.2 平面光波导工艺31.3 平面光波导的应用42 ftth核心器件-光分路器的分类及介绍62.1熔融拉锥光纤分路器(fused fiber splitter)62.2 平面光波导功率分路器(plc optical power splitter)72.3 两种光分路器的总结73 全球ftth大发展下的plc光分路器产业现状83.1 国外ftth发展现状83.2 国内ftth发展现状83.3 ftth发展与plc产业93.4 国内plc产业发展现状93.4.1 plc芯片93.4.2 光纤阵列93.4.3 器件封装1

2、03.4.4 对国内plc产业的一些思考104 平面光波导(plc)分路器封装技术114.1 plc分路器的制作114.2 plc分路器封装技术114.2.1 18分支plc分路器的封装124.3光分路器对准封装系统135. 光分路器技术指标135.1 插入损耗135.2 附加损耗135.3 分光比145.4 隔离度146. 常见plc光分路器产品147. plc光分路器认证实施规则148 ftth光分路器观察：热点归热点 市场归市场15平面光波导(plc)分路器技术1平面光波导技术和应用 随着ftth的蓬勃发展，plc(planar lightwave circuit,平面光路)已经成为光通

3、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，下面略作介绍。1.1 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）、-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2所示。图1. plc光波导常用材料表2. plc光波导常用材料特性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为衬底和下包层，以ingaasp为芯

4、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。1.2 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

5、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

6、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) 通过褪火硬化工艺，使上包层sio2变得致密均匀，如图2（h）所示。二氧化硅波导工艺中的几个关键点：(1) 材料生长和退火硬化工艺，要使每层材料的厚度和折射率均匀且准确，以达到设计的波导结构参数，尽量减少材料内部的残留应力，以降低波导的双折射效应；(2) rie刻蚀工艺，要得到陡直且光滑的波导侧壁，以降低波导的散射损耗；(3) rie刻蚀工艺总会存在undercut，要控制undercut量的稳定性，作为布版设计时的补偿依据。 图2. 二氧化硅光波导的制作工艺玻璃光波

7、导的制作工艺如图3所示，整个工艺分为五步：图3. 玻璃光波导的制作工艺(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4（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。1.3 平面光波导的应用铌酸锂晶体具有良好的电光特性，

8、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

9、的热光开关阵列图8. 基于二氧化硅光波导的awg2 ftth核心器件-光分路器的分类及介绍 随着光纤通信的投资方向由通信干线,城域网,局域网,专用网等向 fttb、ftth的方向发展。ftth的核心光器件-光分路器市场的春天也随之到来，市场需求不断扩大，国内外光器件厂家一致看好这一市场。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

10、分光器件，以下对两种器件作简单介绍。2.1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14以下。14以上器件，则用多个12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

11、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，12、14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，18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116、132)体积比较大，可靠性也会降低，安装空间受到限制。 2.2 平面光波导功率分路器(plc

12、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 132 尺寸：4750mm),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

13、，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。2.3 两种光分路器的总结 2.3.1 这两种器件的主要参数对比如表1。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。 表1：fbt光分路器与plc光分路器的主要参数对比2.3.2 如何选择器件 如何选用这两种器

14、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。3 全球ftth大发展下的plc光分路器产业现状3.1 国外ftth发展现状光纤通信在经历了20

15、00年的高峰期和之后大约三年的萧条期之后，因ftth的发展，迎来了行业的第二个春天。光纤通信网分骨干网、城域网和接入网三级，ftth隶属其中的接入网部分，在面对终端用户的“最后一公里”解决方案中，ftth被认为是最好的解决方案，可以全面融合传统语音、数据、catv、高清iptv等几乎所有接入业务。 基于pon技术的ftth已经被提出十年，并于2004年首先在日本进入快速发展阶段，随后在韩国和北美开始大规模的部署，欧洲的部分国家也已启动ftth建设。截至2007年9月底，日本的ftth用户数已经达到1050万，成为仅次于adsl的宽带接入技术，并将在未来的几个月内成为第一。ftth在韩国的应用规

16、模仅次于日本，截至2007年2月，用户数已经达到370万，普及率约为26%，预计到2010年普及率将超过70%。美国是当前ftth建设的全球聚焦点，截至2007年9月底，用户数已达214万，较2006年增长112%。受网络开放政策的制约，欧洲对ftth的反应一直很冷淡，截至2005年6月，欧盟18国仅有65万fttb用户，覆盖了251万个家庭/建筑，但是在带宽需求的驱动下，也在近两年启动了ftth的研究和部署，走在前列的是意大利、瑞典和法国等。 3.2 国内ftth发展现状 国内的ftth试点在2005年开始，烽火通信与武汉电信合作建设了中国第一个ftth商用工程武汉紫菘花园小区ftth工程，

17、到目前为止，ftth试点工程已经在全国遍地开花，但是这些试点工程仅限于高档小区和办公楼，用户数只有10多万。影响国内ftth发展的主要因素有三个： 第一是成本因素，在国外部署ftth，设备成本仅占25%左右，而人工成本占几乎一半；在国内部署ftth，人工成本会少很多，采用成本和带宽折中的fttb+lan方案，每户的接入成本已经降到2000元，仍然远高于目前的adsl接入。而目前最消耗带宽的p2p应用，并不能给网络运营商带来高收益，这在一定程度上挫伤了他们推动ftth的积极性。第二是政策因素，ftth发展的最大驱动力是带宽需求，而其中的杀手级应用是iptv，由于国家对网络视频仍存在一些政策约束，

18、这在一定程度上抑制了带宽需求的增长。 第三是产业协调问题，ftth提供的宽带接入，最终是为了满足用户日益增长的信息需求，其中被称为带宽杀手的iptv业务，其版权属于广电系统，而位于信息产业链顶端的网络运营商，长期处于强势地位，不甘偏居网络业务的承载方，必然存在网络运营商与广电系统之间的协调和利益分配问题。虽然存在以上不利因素，国内运营商仍然在大力推动ftth，因为：第一，传统的语音业务已经充分发展，很难再有增长，宽带接入是固网运营商业务中的亮点，目前的adsl对带宽的挖掘也似乎走到了尽头，而ftth最有希望实现三网融合，产生新的业务增长点。 第二，国际铜原料价格大幅上涨，而光纤价格大幅下跌，已

19、经降到80元/公里，“铜退光进”是大势所趋。第三，目前的ftth接入成本已经降到每户2000元，与早期的adsl接入成本相仿，已经初步具备了大规模部署的基础，而规模效应又会促进成本的进一步下降，在成本与应用这个“鸡生蛋，蛋生鸡”的怪圈中，只有迈出第一步，才有可能进入良性循环。 2007年8月，中国电信完成了对4万线epon设备的集中采购；2007年11月8日，中国网通宣布将在未来3-5年内投资150亿元进行大规模的“铜退光进”工程。预计到2008年底，国内ftth用户将突破百万大关；到2010年，将产生井喷效应，进入大发展阶段 3.3 ftth发展与plc产业 用户的带宽需求驱动ftth的发展

20、，而ftth的发展又为新的网络业务提供良好的平台，网络信息流量迅速增长，促进城域网和接入网大发展。基于plc技术的awg，其传统应用领域是广域网（即长途网），为了满足ftth引发的新一轮的带宽需求，awg已经被引入到城域网建设中，在gpon和epon之外，已有许多公司和研究机构对wdm-pon展开研究并推出相应产品线，其中的核心器件就是大通道数（32、40和48通道）的awg器件。 ftth网络中的核心光器件是分路器，实现从局端到用户的1n连接。日本早期的ftth建设中，以116分路器为主；而epon标准ieee 802.3ah中规定的端口数为132，美国的ftth建设，即以132端口为主；具

21、有更高传输效率的gpon，其标准itu-t g.984中规定的端口数为132和164，并在规划1128端口数。ftth在全球的大发展，使基于plc技术的awg和分路器的市场需求迅速增长。 3.4 国内plc产业发展现状 基于plc技术的光分路器件生产链可分为三个主要环节：plc芯片、光纤阵列和器件封装。3.4.1 plc芯片 awg芯片主要以硅基二氧化硅光波导制作，而分路器芯片可以在硅基二氧化硅波导或者玻璃波导上制作，后者因设备成本低和耦合损耗小的优点，占领了绝大部分分路器市场。 目前国内已有两条硅基二氧化硅光波导工艺线，分别属于中科院北京半导体研究所和武汉光讯公司，后者的工艺线已经正常运转，

22、对国内科研院所提供了一些研究用途的plc芯片代工服务，而其自主设计的awg芯片也正在商品化过程中。但是，到目前为止，国内企业尚无产品化的awg芯片推出，均为进口芯片进行封装。国外主要的awg器件供应商有ntt electronics、hitachi cable、neophotonics、jdsu niphase、ignis photonyx、avanex等公司。对于玻璃波导，国内已有多家科研院所进行研究，其中浙江大学的王明华教授与南方通信集团进行合作，其研究的基于离子交换光波导的分路器最接近实用化。但是，到目前为止，国内企业也都是进口芯片进行封装。国外主要的分路器芯片供应商有法国teem、韩国

23、wooriro、ppi和美国andevices等公司，前三家采用玻璃波导，后一家采用硅基二氧化硅波导，以色列colorchip公司曾经供应基于玻璃波导的分路器芯片，后来开始自己封装，因此不再出售芯片。3.4.2 光纤阵列 不同于plc芯片，光纤阵列属于劳动密集型产品，其生产环节正在逐步向国内转移，如日本公司出售的光纤阵列，很多都是由国内oem工厂代工的，或者直接在国内设厂生产。国内的光纤阵列供应商有上海博创、深圳富创、东莞东源、中山波诺威、中山奥康、泰科光纤等公司。 光纤阵列中的关键技术有两个：高精度的v型槽和高可靠性的胶水。高精度的v型槽一般采用石英玻璃材料，通过机械精加工制作，能够自行生产

24、v型槽的国内公司有深圳富创、东莞东源和浙江同星等公司，国外主要供应商有日本hataken和aidi等公司。武汉海博光技术有限公司开发了一种高精度的u型槽，采用自主知识产权的刻蚀工艺制作，在通道数较大时具有精度和成本优势。awg和分路器中往往需要一个单通道的光纤阵列，深圳迈特诺公司开发了一种方形毛细管，使得单通道光纤阵列的制作如光纤头一样容易。用于光纤阵列的胶水应具有耐高温高湿特性，而且需要足够的硬度以便于光纤阵列的端面研磨，日本ntt公司针对光纤阵列的封装开发了系列胶水。 3.4.3 器件封装与光纤阵列相比，plc器件封装的劳动力成本相对较低，但是也属于劳动密集型工作，其生产环节也在逐步向国内

25、转移。国内从事plc器件封装的公司有上海博创、深圳富创、中山波诺威、中山奥康、东莞东源、东莞新科、武汉光讯、珠海隆宇、上海美弗信、无锡爱沃富等，另外，有不下10家公司正在筹备plc器件封装项目。 plc器件封装中的关键技术有两个：高精度的plc自动对准系统和高可靠性的胶水。用于plc器件对准的调节架，应具有六个调节维度，精度要求为亚微米级，日本骏河精机（suruga）最早推出这种六维自动对准系统，加上用于功率监控的光源、功率计，用于监视的冷光源、ccd、监视器和用于封装的点胶机、uv光源等辅助设备，一套设备的投资约为人民币150万元。一套自动对准系统，以每日八小时计，月产能大约为500只。 不

26、同于传统光无源器件中胶水，用于plc器件封装的胶水，存在于光纤阵列和plc芯片之间的光路中，因此必须是膨胀系数和折射率均匹配较好的，而且具有很好的耐高温高湿特性，日本ntt-at公司也针对性的开发了系列胶水。3.4.4 对国内plc产业的一些思考 国内ftth市场尚处于试点阶段，大规模的部署尚需时日，而国外市场对可靠性的要求较高，因此除少数公司已经将产品推向国际市场，多数国内厂商在plc项目上还比较保守，仅仅停留在技术储备阶段，如收集相关技术资料，了解设备和原材料渠道，等等。整体来说，国内plc产业尚处于起步阶段。开发awg芯片需要大规模的设备投资，一般公司难以承受，而武汉光讯现有一条4寸硅片

27、的plc工艺线，希望他们能够早日开发出商品化的awg芯片。分路器芯片需要长期的技术积累和工艺经验，希望在这个项目上投入多年的王明华教授和南方通信集团能够早日推出实用产品。 光纤阵列对胶水的工艺要求很高，而其中所用v型槽和胶水价格昂贵，使得工艺开发过程中的投入较大，这也是很多公司外购光纤阵列而优先上马plc器件封装的原因。到目前为止，多数国内公司仍然是外购光纤阵列以进行器件封装，或者进口日本的v型槽以制作光纤阵列。武汉海博自主开发的u型槽已经证明具有很好的精度，以u型槽制作的光纤阵列也已接近实用化，技术一旦突破，将大幅降低光纤阵列的成本，并为plc器件封装提供更多的利润空间。plc器件封装的设备

28、投入也非常大，如果芯片和光纤阵列均外购，则利润空间非常有限，这也是很多国内厂商在plc项目上踯躅不前的原因之一。但是，为了面对两年后的国内ftth市场（将远超日本和美国市场），技术储备是必须的。这些厂商可以采取折中方案，如购买高精度的手动调节架以进行工艺摸索和可靠性试验，待市场到来时再购置自动对准系统。 对于光纤阵列和plc器件封装中所用胶水，在开发初期，最好采用ntt-at公司提供的成熟产品，待工艺摸索成熟，再考虑试用其他胶水以降低成本。实际上，国外其他几家胶水供应商也已开始此类胶水的开发，一旦成功，国内plc产业将受益不少。4 平面光波导(plc)分路器封装技术 随着光纤通信产业的复苏以及

29、fttx的发展，光分路器（splitter）市场的春天也随之到来。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

30、。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。4.1 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。 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

31、）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。4.2 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

32、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

33、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）。(7) 当波导输出端光纤阵列的光功率值达到最大且尽量相等后，再进行点胶工作。(8) 重复步骤(6)，再次寻找波导输出端光纤阵列接收到的光功率最大值，以保证点胶后波导与光纤阵列的最佳耦合对准，并将其固化，再进

34、行后续操作，完成封装。 在上面的耦合对准过程中，plc分路器有8个通道且每个通道都要精确对准，由于波导芯片和光纤阵列（fa）的制造工艺保证了各个通道间的相对位置，所以只需把plc分路器与fa的第一通道和第八通道同时对准，便可保证其他通道也实现了对准，这样可以减少封装的复杂程度。在上面的封装操作中最重要、技术难度最高的就是耦合对准操作，它包括初调和精确对准两个步骤。其中初调的目的是使波导能够良好的通光；精确对准的目的是完成最佳光功率耦合点的精确定位，它是靠搜索光功率最大值的程序来实现的。对接光波导需要6个自由度；3个平动（x、y、z）和3个转动（、g），要使封装的波导器件性能良好，则对准的平动精

35、度应控制在0.5微米以下，转动精度应高于0.05度。图9 1分支plc分路器芯片封装结构 4.2.1 18分支plc分路器的封装 对1分支plc分路器进行封装，封装的耦合对准过程采用上面介绍的封装工艺流程。对准封装后的结构如图9所示，封装的组件由plc分路器芯片和光纤阵列组成。在plc分路器芯片的连接部位，为了确保连接的机械强度和长期可靠性，对玻璃板整片用胶粘住。光纤阵列是用机械的方法在玻璃板上以250微米间距加工成v形沟槽，然后将光纤阵列固定在此。制作8芯光纤阵列的最高累计间隔误差平均为0.48微米，精确度极高。在plc分路器芯片与光纤阵列的连接以及各个部件的组装过程中，为了减少组装时间，采

36、用紫外固化粘接剂。光纤连接界面是保持长期可靠的重点，应选用耐湿、耐剥离的氟化物环氧树脂与硅烷链材料组合的粘接剂。为了减少端面的反射，采用8研磨技术。连接和组装好光纤阵列后的plc分路器芯片被封装在金属（铝）管壳内。4.3光分路器对准封装系统5. 光分路器技术指标 光分路器的技术指标在全光纤型分支器件技术条件 yd/t 1117-2001中有详细规定。其主要的技术指标有如下几个：5.1 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

37、光功率值。5.2 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：分路数附加损耗(db)20.230.340.450.4560.570.5580.690.7100.8110.9121.0161.25.3 分光比分光比定义

38、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1.5m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。5.4 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，隔离度对于光分路器的意义更为重大，在实际系统应用中往往需要隔离度达到40db以上的器件，否则将

39、影响整个系统的性能。另外光分路器的稳定性也是一个重要的指标，所谓稳定性是指在外界温度变化，其它器件的工作状态变化时，光分路器的分光比和其它性能指标都应基本保持不变，实际上光分路器的稳定性完全取决于生产厂家的工艺水平，不同厂家的产品，质量悬殊相当大。在实际应用中，本人也确实碰到很多质量低劣的光分路器，不仅性能指标劣化快，而且损坏率相当高，作于光纤干线的重要器件，在选购时一定加以注意，不能光看价格，工艺水平低的光分路价格肯定低。6. 常见plc光分路器产品裸纤型光分路器、带分支器型光分路器、微型模块式光分路器、尾纤盒式光分路器、法兰机箱式光分路器等。7. plc光分路器认证实施规则7.1 单元划分

40、 芯体工艺、分路比（采用最大分路比原则）、工作波长7.2 关键零部件 核心芯体、连接器及尾纤、粘合剂、外壳封装材料7.3 认证依据标准 yd/t 11172001全光纤型分支器件技术条件7.4 初次检测样品要求及判定准则 样品要求：5只样品（带连接器插头（fc/pc/upc、sc/pc/upc等），光纤跳线长度应1.2m）。判定准则：无b类不合格且c类不合格数不超过3个时为合格。7.5 监督检测抽样办法及判定准则 抽样办法：从企业现场所有合格品中随机抽取3只样品（带连接器插头（fc/pc/upc、sc/pc/upc等），光纤跳线长度应1.2m）判定准则：不合格数为0时判为合格。7.6 复评检测

41、样品要求及判定准则 样品要求：5只样品（带连接器插头（fc/pc/upc、sc/pc/upc等），光纤跳线长度应1.2m）。判定准则：无b类不合格且c类不合格数不超过3个时为合格。8 ftth光分路器观察：热点归热点 市场归市场中国fttx市场正进入大规模推广期，继中国电信大举扩张fttx版图外，中国联通和中国移动今年也加大了fttx的部署速度，三大主要运营商的集体上场让中国ftth市场成为2009年全球关注的焦点，也带动了下游光器件、光模块和光纤线缆的增求增长，自2008年下半年开始，国内诸多制作plc光分路器（请参考关注ftth光分路器plc大行其道专题）的厂商订单开始增多，进入2009年

42、，有些厂商由于订单爆满而让产能满负荷运转。8.1 厂商产能爆满 加班加点促生产“目前制造商都很忙，尤其是那些plc企业更是如此。”一位业内人士向光电新闻网编辑透露。值得注意的是，面对巨大商机，许多新老企业开始抢进plc光分路器市场，尤其近两年诞生了很多新公司，目前深圳，上海，武汉等许多新厂家开始上马plc项目，粗略统计在20-30家左右，加上原有厂商，竞争日趋激烈，价格战一触即发。“的确，现在plc光分路器竞争是越来越激烈了，但竞争激烈是好事情，说明plc光分路器这个市场非常好，大家都想做。另一方面，竞争可以推动plc技术不断向前发展。 我们公司在这方面技术比较领先，对竞争也很有信心。”浙江众

43、芯通讯科技有限公司总经理王兴隆向编辑表示。根据光电新闻网了解到的数据，目前国内plc光分路器领域的第一军团雏形已经形成，分别是博创、无锡爱沃富和中山奥康等，月产量都接近或超过2万件。排名靠前的厂家订单现在都排的非常满，一位不具名的专家对编辑表示，去年年底的时候业界都感觉今年会很艰难，不过春节之后，特别是4月份过后，订单突然增加很多，一部分领先厂家由于产能不足，正准备扩产。“国内的需求比国外大，这是2009年比往年很大的不同点，去年和前年来自外单的需求大于国内需求。”无锡爱沃富光电科技有限公司副总经理唐明欣也向编辑证实这种现象，“目前我们的业务80%来自国内，但我认为国外业务很快会起来。”8.2

44、 赢得市场 必须依赖规模优势和成本控制plc光分路器是当前热点无疑，但要从中分一杯羹也并非易事，一个新进入者必须要经历产品立项，出样，可靠性测试，产品认证，小批量发货，大规模出货等阶段，这个过程需要花费很长的时间，“我们花了年时间，”唐明欣表示。除此之外，要从激烈市场竞争中最终胜出，还需要依赖“强大的系统质量管理和大规模生产能力，才会具有相当的竞争优势。”中山奥康光通总经理石元对编辑说，他总结说要从市场中赢得机会必须要具备以下能力：1).高质量高可靠性的plc产品；2). 具有系统质量管理的大规模生产；3). 提供最好的性价比的plc分路器产品; 4). 快速交货和针对客户不同的需求来设计产品

45、，及良好的客户支持。 “我们也可能不是价格最低的生产供应商，但我们一定为客户提供最好性价比的产品，从而使我们公司在这个不断成长的产品市场上的分额不断成长。”石总补充道。唐总也表达了类似的观点，只有扩大优势产品的生产规模，提升工艺水平，提高产品性能和可靠性，降低成本才可以最终胜出，“如果成本控制的好，加上产品的规模优势，可以取得不错的收益。”，8.3 fbt胜算不大 plc技术领先就技术层面而言，光分路器分为fbt和plc两种产品类型，不过专家认为在ftth领域传统的fbt技术无法与plc技术竞争。“plc技术是fbt无法比拟的, 首先plc分路器的均匀性很好, 分光比越高这种优势越明显; 其次plc分路器的性能稳定, 温度对衰减的影响很小, 由于fbt内的1*2单元熔接的全是裸光纤, 在使用、运输过程中震动都有可能造成衰减大或断路；plc分路器的方向性