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關(guān)鍵詞：光通信、光無(wú)源器件、封裝、耦合、卓立漢光產(chǎn)品
摘 要：本文光無(wú)源器件的分類、封裝類型、結(jié)構(gòu)和電性能做出簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)對(duì)光無(wú)源器件生產(chǎn)過(guò)程中，卓立漢光可提供的工裝方案、設(shè)備改進(jìn)等方面做說(shuō)明。
引 子：
2013 年8 月19 日國(guó)務(wù)院發(fā)布《“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略及實(shí)施方案》，其中提到“加大對(duì)關(guān)鍵設(shè)備核心芯片、光電子器件、操作系統(tǒng)等產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的支持力度。”
“寬帶中國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，有利于促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是光通信產(chǎn)業(yè)（包括光傳輸、光接入、光配套設(shè)備、光纖光纜制造及光器件制造等）的快速發(fā)展，有利于推動(dòng)新一代光傳送網(wǎng)、下一代接入網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，有利于催生新一代的光電子集成器件、模塊及芯片的出現(xiàn)及應(yīng)用。寬帶中國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，將帶動(dòng)一個(gè)從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商、電信運(yùn)營(yíng)商、應(yīng)用服務(wù)提供商到終端制造商的超過(guò)萬(wàn)億元的龐大市場(chǎng)。
光傳輸與交換、光接入和光器件是光通信產(chǎn)業(yè)中市場(chǎng)容量 大的部分，而光器件產(chǎn)業(yè)又是近年發(fā)展勢(shì)頭 為迅猛的領(lǐng)域。光器件是光纖通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心，同時(shí)也是發(fā)展的關(guān)鍵，是光纖通信領(lǐng)域中具有前瞻性、先導(dǎo)性和探索性的戰(zhàn)略必爭(zhēng)高技術(shù)，也 能夠代表一個(gè)國(guó)家在光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的水平和能力。數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)光纖通信技術(shù)和產(chǎn)品設(shè)備已經(jīng)處于世界水平，擁有世界 大 完整的光通信產(chǎn)業(yè)鏈，我國(guó)也成為世界上光通信器件產(chǎn)品輸出大國(guó)。
隨著通信光電子器件研究的高投入和迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)有關(guān)單位的、領(lǐng)導(dǎo)和科研人員對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展越來(lái)越重視，特別是在國(guó)家各類科研項(xiàng)目和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的大力支持下，我國(guó)通信光電子器件技術(shù)的進(jìn)步較快，一些實(shí)用化器件已逐步進(jìn)入商用化階段，有力地支持了國(guó)產(chǎn)光通信設(shè)備的研制和發(fā)展，初具規(guī)模的光電子器件產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成，并實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展。
光通信器件分為光有源器件和光無(wú)源器件，本文就光無(wú)源器件的分類、封裝類型、結(jié)構(gòu)和電性能做出簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)對(duì)光無(wú)源器件生產(chǎn)過(guò)程中，卓立漢光可提供的工裝方案、設(shè)備改進(jìn)等方面做說(shuō)明。
1 光無(wú)源器件的分類
光無(wú)源器件是一種不必借助外部的任何光或電的能量，由自身能夠完成某種光學(xué)功能的光學(xué)元器件，其工作原理遵守幾何光學(xué)理論和物理光學(xué)理論，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、各種計(jì)算公式和各種測(cè)試方法與纖維光學(xué)和集成光學(xué)息息相關(guān)。光無(wú)源器件根據(jù)不同的制作工藝可分為纖維光學(xué)無(wú)源器件和集成光學(xué)無(wú)源器件；光無(wú)源器件按其具備的不同功能可分為：光纖準(zhǔn)直器、連接器、光耦合器、光衰減器、光隔離器、光波分復(fù)用器、偏振光合波器、光開(kāi)關(guān)、光環(huán)行器等。
1.1 光纖準(zhǔn)直器件
光纖準(zhǔn)直器 （collimator） 由尾纖與自聚焦透鏡定位而成。它可以將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)直光（平行光），或?qū)⑼饨缙叫校ń破叫校┕怦詈现羻文９饫w內(nèi)。
圖1.1 光纖準(zhǔn)直器的封裝外形圖
1.2 光纖連接器
光纖連接器，是光纖與光纖之間進(jìn)行可拆卸（活動(dòng)）連接的器件，它把光纖的兩個(gè)端面精密對(duì)接起來(lái)，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能 大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對(duì)系統(tǒng)造成的影響減到 小，這是光纖連接器的基本要求。在一定程度上，光纖連接器影響了光傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項(xiàng)性能。
圖1.2 光纖連接器的對(duì)接原理圖
光纖連接器應(yīng)用廣泛，品種繁多。按傳輸媒介的不同可分為常見(jiàn)的硅基光纖的單模和多模連接器，還有其它如以塑料光纖連接器對(duì)接原理膠等為傳輸媒介的光纖連接器；按連接頭結(jié)構(gòu)形式可分為：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種形式；按光纖端面形狀分有FC、PC（包括SPC或UPC）和APC；按光纖芯數(shù)劃分還有單芯和多芯（如MT-RJ）之分。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，我們一般按照光纖連接器結(jié)構(gòu)的不同來(lái)加以區(qū)分。常用的三種接頭結(jié)構(gòu)形式的連接器如下圖所示。
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| 圖1.3 ST型光纖連接器 | 圖1.4 FC型光纖連接器 |
 圖1.5 LC型光纖連接器 |
1.3 光耦合器
光耦合器是重要的光無(wú)源器件，可使傳輸中的光信號(hào)在特殊結(jié)構(gòu)的耦合區(qū)域發(fā)生耦合，然后進(jìn)行再分配。從功能上可分為光功率分配耦合器和光波長(zhǎng)分配耦合器。常見(jiàn)為平面波導(dǎo)型光功率分配器。
圖1.6 PLC光分路器封裝外形圖
1.4 光衰減器
光衰減器是重要的光學(xué)無(wú)源器件，常用于在系統(tǒng)中吸收或反射掉光功率余量，評(píng)估系統(tǒng)的損耗及各類測(cè)試中。光衰減器可以根據(jù)用戶的要求將光信號(hào)進(jìn)行預(yù)期的衰減，類型很多。大概可分為位移型光衰減器、直接鍍膜型光衰減器、衰減片型、液晶型光衰減器。
圖1.7 MATT系列光衰減器結(jié)構(gòu)圖
圖1.8 MATT系列光衰減器封裝外形圖
1.5 光隔離器
光隔離器主要解決光路中光的反射問(wèn)題，它是只允許光線沿光路正向傳輸?shù)姆腔ヒ仔詿o(wú)源器件。其工作原理是基于法拉第旋轉(zhuǎn)的非互易性。 通過(guò)光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離。主要包括兩類，空間型偏振相關(guān)光隔離器、偏振無(wú)關(guān)光隔離器。
圖1.9 1310/1550單雙光隔離器
1.6 光波分復(fù)用器
波分復(fù)用技術(shù)是光纖通信中的一種傳輸技術(shù)，它利用一根光纖可以同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光載波的特點(diǎn)，把光纖可能應(yīng)用的波長(zhǎng)范圍劃分為若干個(gè)波段，每個(gè)波段用作一個(gè)獨(dú)立的通道傳輸一種預(yù)定波長(zhǎng)的光信號(hào)。這樣大大提高了單模光纖的帶寬利用率。光波分復(fù)用器是對(duì)光波波長(zhǎng)進(jìn)行分離和合成的光無(wú)源器件。光波分復(fù)用器的一個(gè)端口，作為器件的輸出/輸入端，N個(gè)端口作為器件的輸入/輸出端。
值得一提的是，陣列波導(dǎo)光柵（AWG） 通常用于波分復(fù)用WDM系統(tǒng)中的光復(fù)用器optical（de）multiplexers，這些設(shè)備能夠把許多波長(zhǎng)的光復(fù)合到單一的光纖中，從而提高光纖網(wǎng)絡(luò)的傳播效率。
陣列波導(dǎo)開(kāi)關(guān)基于不同波長(zhǎng)的光相互間線性干涉的基本光學(xué)原理，這意味著，如果每個(gè)通道使用有細(xì)微波長(zhǎng)差別的光，許多通道的光能夠被單一的光纖的攜帶，而只有可忽略的信號(hào)串?dāng)_。陣列波導(dǎo)開(kāi)光，在傳送端，可以將多個(gè)通道的光復(fù)合入單一光纖中，同時(shí)，在接收端，也可以將這些光重新分離出來(lái)。
圖1.10 多模波分復(fù)用器
1.7 偏振光合（分）束器
由于生產(chǎn)普通光纖難以克服的橢圓度和殘余應(yīng)力，以及在使用過(guò)程中不可避免的外力和磁場(chǎng)的影響，所以普通光纖將隨機(jī)改變?cè)谄渲袀鬏數(shù)膬蓚€(gè)簡(jiǎn)并模的相位差，使其偏振態(tài)隨機(jī)變化。偏振光合束器就是將兩束偏振方向正交的線偏光合成一束。
圖1.11 偏振光分束器
1.8 光開(kāi)關(guān)
光開(kāi)關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選的傳輸端口，其作用是對(duì)光傳輸線路或集成光路中的光信號(hào)進(jìn)行物理切換或邏輯操作的光學(xué)器件。光開(kāi)關(guān)是一種光路轉(zhuǎn)換器件。在光纖傳輸系統(tǒng)，光開(kāi)關(guān)用于多重監(jiān)視器，LAN，多光源，探測(cè)器和保護(hù)以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換。在光纖測(cè)試系統(tǒng)，用于光纖，光纖設(shè)備測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，光纖傳感多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)工作原理可分為機(jī)械式和非機(jī)械式兩類。
圖1.12 偏振光分束器
1.9 光環(huán)行器
光環(huán)行器是使光信號(hào)只能沿著固定路徑進(jìn)行環(huán)行傳輸?shù)钠骷浠竟δ苋缦聢D所示。一束光入射到端口1，然后從端口2射出，但是從端口2反射回來(lái)的光線，從端口3射出，而不是發(fā)射到端口1。
圖1.13 光環(huán)行器
2 光無(wú)源器件制造、生產(chǎn)過(guò)程中卓立漢光可提供的產(chǎn)品
國(guó)內(nèi)無(wú)源器件廠商以武漢光迅科技、深圳昂納、仕佳科技等公司為代表。主要產(chǎn)品為光纖放大器、波分復(fù)用器、光開(kāi)關(guān)、光纖衰減器、光纖耦合器、平面波導(dǎo)型光功率分配器（PLC）、波導(dǎo)陣列光柵（AWG）、光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、色散補(bǔ)償器、光環(huán)形器、光隔離器、波長(zhǎng)鎖定器等。在PLC芯片和AWG芯片耦合過(guò)程中要用到的耦合平臺(tái)如下圖所示。
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圖2.1 典型的PLC芯片和AWG芯片
光無(wú)源器件在制造、生產(chǎn)過(guò)程中，主要采用3～6維的手動(dòng)或電動(dòng)精密位移臺(tái)等產(chǎn)品，常見(jiàn)美國(guó)、日本廠商的設(shè)備，但由于外購(gòu)設(shè)備，采購(gòu)周期長(zhǎng)、采購(gòu)成本和維護(hù)成本較高，往往造成產(chǎn)品生產(chǎn)成本過(guò)高，產(chǎn)品的性價(jià)比下降。參見(jiàn)下圖：
圖2.2 手動(dòng)耦合臺(tái)（某進(jìn)口設(shè)備） 
圖2.3 半自動(dòng)耦合臺(tái)（某進(jìn)口設(shè)備）
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圖2.4 全自動(dòng)耦合臺(tái)（某進(jìn)口設(shè)備）
偶見(jiàn)部分國(guó)內(nèi)廠商提供類似的設(shè)備，但調(diào)整用的位移臺(tái)產(chǎn)品靈敏度較低、操作性較差，導(dǎo)致光無(wú)源器件的生產(chǎn)效率降低、良品率下降，變相增加了生產(chǎn)成本。
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圖2.5 自動(dòng)耦合系統(tǒng)（某國(guó)產(chǎn)設(shè)備）
北京卓立漢光儀器有限公司廣泛了解并掌握了光無(wú)源器件廠商在制造、生產(chǎn)過(guò)程中的需求，逐步推出多個(gè)系列的手動(dòng)、電動(dòng)位移臺(tái)產(chǎn)品，在降低相關(guān)廠商的采購(gòu)成本、縮短采購(gòu)周期的同時(shí)，提供高靈敏度的手動(dòng)、電動(dòng)位移臺(tái)產(chǎn)品，為光無(wú)源器件的國(guó)產(chǎn)化，提供更好的選擇。
卓立漢光可提供的手動(dòng)產(chǎn)品包括：
NFP系列產(chǎn)品：
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APFP系列產(chǎn)品：
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FP系列產(chǎn)品：
KSM系列產(chǎn)品
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PSM系列產(chǎn)品：
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卓立漢光可提供的電動(dòng)產(chǎn)品主要為NFPA系列產(chǎn)品：
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除了各類手動(dòng)、電動(dòng)位移臺(tái)產(chǎn)品外，我們還可提供各類工裝、卡具附件及測(cè)試設(shè)備，包括：
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| 面包板 | CCD及鏡頭 | 激光功率/能量計(jì) |
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| 單模光纖固定座 | 聚焦透鏡安裝座 | 光纖開(kāi)頭安裝座 |
3 光無(wú)源器件制造、生產(chǎn)過(guò)程中使用卓立漢光產(chǎn)品的實(shí)例：
使用PSM 系列產(chǎn)品的光纖跳線耦合設(shè)備
使用NFP 系列產(chǎn)品的CWDM 耦合設(shè)備
使用KSM系列產(chǎn)品的光隔離器耦合設(shè)備
使用APFP系列產(chǎn)品的光纖準(zhǔn)直器調(diào)節(jié)設(shè)備
使用NFP系列產(chǎn)品的PLC調(diào)節(jié)設(shè)備
使用APFP系列產(chǎn)品為主體的光波導(dǎo)（WG）耦合系統(tǒng)
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